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BRPI0711282B1 - METHODS FOR DETERMINING TIME-DEPENDENT CHANGES IN THE HYDROCARBON CONTENT OF A SUB-SURFACE RESERVOIR - Google Patents

METHODS FOR DETERMINING TIME-DEPENDENT CHANGES IN THE HYDROCARBON CONTENT OF A SUB-SURFACE RESERVOIR Download PDF

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BRPI0711282B1
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(54) Título: MÉTODOS PARA DETERMINAR MUDANÇAS DEPENDENTES DE TEMPO NO TEOR DE HIDROCARBONETO DE UM RESERVATÓRIO DE SUB-SUPERFÍCIE (51) lnt.CI.: G01V 3/12; G01V 3/08 (30) Prioridade Unionista: 04/05/2006 US 60/797560 (73) Titular(es): EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH COMPANY (72) Inventor(es): LEONARD J. SRNKA; JAMES J. CARAZZONE; DIMITRY A. PAVLOV (85) Data do Início da Fase Nacional: 03/11/2008(54) Title: METHODS FOR DETERMINING TIME-DEPENDENT CHANGES IN THE HYDROCARBON CONTENT OF A SUB-SURFACE RESERVOIR (51) lnt.CI .: G01V 3/12; G01V 3/08 (30) Unionist Priority: 05/04/2006 US 60/797560 (73) Holder (s): EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH COMPANY (72) Inventor (s): LEONARD J. SRNKA; JAMES J. CARAZZONE; DIMITRY A. PAVLOV (85) National Phase Start Date: 11/03/2008

1/28 “MÉTODOS PARA DETERMINAR MUDANÇAS DEPENDENTES DE TEMPO NO TEOR DE HIDROCARBONETO DE UM RESERVATÓRIO DE SUB-SUPERFÍCIE” [0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório U. S. 60/797.560 solicitado aos 4 de maio de 2006.1/28 “METHODS FOR DETERMINING TIME-DEPENDENT CHANGES IN THE HYDROCARBONET CONTENT OF A SUB-SURFACE RESERVOIR” [0001] This claim claims the benefit of the provisional U. S. 60 / 797,560 requested on May 4, 2006.

CAMPO DA INVENÇÃO [0002] Esta invenção refere-se geralmente ao campo da prospecção geofísica, e, mais particularmente, a levantamentos eletromagnéticos de fonte controlada tipicamente em ambientes fora da costa, em que um transmissor eletromagnético controlado é rebocado acima, ou posicionado entre receptores eletromagnéticos no leito do mar, para as finalidades de pesquisa, desenvolvimento, e produção de hidrocarboneto. Especificamente, a invenção é um método para determinar a diferença entre a resistividade elétrica de um reservatório subterrâneo em um momento inicial, e sua resistividade elétrica em um ou mais momentos mais tarde, e relacionar esta diferença à produção de hidrocarbonetos do reservatório durante o período intermediário.FIELD OF THE INVENTION [0002] This invention generally relates to the field of geophysical prospecting, and, more particularly, to electromagnetic surveys from a controlled source typically in offshore environments, where a controlled electromagnetic transmitter is towed above, or positioned between receivers electromagnetic fields on the seabed, for the purposes of research, development, and hydrocarbon production. Specifically, the invention is a method for determining the difference between the electrical resistivity of an underground reservoir in an initial moment, and its electrical resistivity in one or more moments later, and relating this difference to the production of hydrocarbons in the reservoir during the intermediate period. .

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0003] Esta invenção trata do problema de determinar a distribuição tridimensional (3D) de fluidos de hidrocarbonetos dentro de um reservatório subterrâneo, que freqüentemente estará situado debaixo de um corpo de água, como debaixo do mar, durante o período de tempo (ou períodos) de produção de hidrocarboneto desse reservatório. Aplicações de métodos sísmicos a estes problemas são chamadas métodos de lapso de tempo ou 4D. Um problema crítico para a produção de hidrocarbonetos (gás, condensado de gás e óleo) de reservatórios é o conhecimento exato da distribuição da saturação de hidrocarboneto dentro das rochas porosas que compreendem o reservatório. Quando hidrocarbonetos são produzidos do reservatório, a saturação de hidrocarboneto diminui e, a saturação de água aumenta em uma maneira não uniforme, dentro do reservatório. Embora métodos sísmicos tenham sido desenvolvidos para aplicações 4D para monitorar fluidos de reservatório, estes métodos são caros, e são freqüentemente ineficazes devido à sensibilidadeBACKGROUND OF THE INVENTION [0003] This invention addresses the problem of determining the three-dimensional (3D) distribution of hydrocarbon fluids within an underground reservoir, which will often be located under a body of water, as under the sea, during the period of time (or periods) of hydrocarbon production in that reservoir. Applications of seismic methods to these problems are called time-lapse or 4D methods. A critical problem for the production of hydrocarbons (gas, gas condensate and oil) in reservoirs is the exact knowledge of the distribution of hydrocarbon saturation within the porous rocks that comprise the reservoir. When hydrocarbons are produced from the reservoir, the hydrocarbon saturation decreases and, the water saturation increases in a non-uniform manner, within the reservoir. Although seismic methods have been developed for 4D applications to monitor reservoir fluids, these methods are expensive, and are often ineffective due to sensitivity

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 11/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 11/45

2/28 relativamente baixa da resposta sísmica às mudanças na saturação de hidrocarboneto. Esta baixa sensibilidade é particularmente verdadeira para reservatórios de óleo, devido às propriedades acústicas da maioria dos óleos serem muito similares àquelas das águas de formação do reservatório e, portanto, as mudanças na saturação de óleo não são refletidas na resposta sísmica.2/28 relatively low seismic response to changes in hydrocarbon saturation. This low sensitivity is particularly true for oil reservoirs, due to the acoustic properties of most oils being very similar to those of the reservoir forming waters and, therefore, changes in oil saturation are not reflected in the seismic response.

[0004] Outros métodos são conhecidos na técnica para avaliar as propriedades de fluido de reservatório. Dados de resistividade e saturação de hidrocarboneto estão disponíveis durante a depleção do reservatório, a partir de métodos para poço perfurado (no interior do furo ou perfilagem do poço), dentro de alguns metros do poço perfurado. Entretanto, os métodos de perfilagem de poço não são eficazes entre poços que estão geralmente afastados de centenas a milhares de metros de distância, como encontrado em muitos campos de hidrocarboneto, devido à distância de penetração limitada dos sinais de sonda dentro do reservatório, a partir de aparelho de perfilagem de poço, no interior do furo. Além disso, os poços de produção são geralmente envolvidos com revestimento eletricamente condutor, o que limita severamente o uso de métodos elétricos para monitorar a resistividade do fluido do reservatório, uma vez que o reservatório é blindado ao sinal de sonda elétrico pelo revestimento (exceto em frequência muito baixa).[0004] Other methods are known in the art to evaluate the properties of reservoir fluid. Resistivity and hydrocarbon saturation data are available during reservoir depletion, using methods for drilled wells (inside the borehole or well profiling), within a few meters of the drilled well. However, well profiling methods are not effective between wells that are generally spaced hundreds to thousands of meters apart, as found in many hydrocarbon fields, due to the limited penetration distance of probe signals into the reservoir, from of a well profiling device, inside the hole. In addition, production wells are generally wrapped with electrically conductive coating, which severely limits the use of electrical methods to monitor the resistivity of the reservoir fluid, since the reservoir is shielded from the electrical probe signal by the coating (except in very low frequency).

[0005] Dados de resistividade e saturação do reservatório também estão disponíveis durante a depleção do reservatório a partir de métodos de poços perfurados cruzados (poços cruzados), usando energia sísmica ou eletromagnética (c f. Rector, W.J. (ed.), Crosswell Methods: Special Issue, Geophysics 60, no. 3 (1995)). Entretanto, os métodos de poço cruzado exigem pelo menos: dois poços para ser usados simultaneamente para a medição, o que é caro, uma vez que a produção de ambos os poços deve ser parada e, a tubulação de produção deve ser removida dos poços. Além disto, dados de poço cruzado provêm primariamente medidas bidimensionais no plano vertical comum que conecta os poços das medições. A maior parte de poços em reservatórios submarinos são afastados da vertical, o que limita a quantidade de plano vertical comum entre pares de poços. Métodos de poço cruzado também, não são eficazes entre poços que estão,[0005] Reservoir resistivity and saturation data are also available during reservoir depletion from cross-drilled well methods (cross wells), using seismic or electromagnetic energy (c. Rector, WJ (ed.), Crosswell Methods : Special Issue, Geophysics 60, No. 3 (1995)). However, cross-well methods require at least: two wells to be used simultaneously for measurement, which is expensive, since production from both wells must be stopped and the production pipeline must be removed from the wells. In addition, cross-well data comes primarily from two-dimensional measurements in the common vertical plane that connects the measurement wells. Most wells in subsea reservoirs are spaced from the vertical, which limits the amount of vertical plane common between pairs of wells. Cross-well methods are also not effective between wells that are,

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 12/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 12/45

3/28 geralmente, afastados de centenas a milhares de metros de distância, como encontrado em muitos campos de hidrocarboneto, devido à distância de penetração limitada dos sinais de sonda da fonte no interior do furo. E, de uma forma similar ao caso da perfilagem de poço único, a presença de revestimento eletricamente condutor nos poços de produção limita, severamente, a capacidade de usar métodos elétricos de poço cruzado para detectar a resistividade do fluido do reservatório. [0006] Outro método que é usado rotineiramente para avaliar a saturação de fluido entre poços é a simulação matemática de fluxo de fluido do reservatório. Entretanto a simulação do reservatório incorpora necessariamente muitas simplificações e assunções sobre as propriedades das rochas entre os poços, de modo a tornar a simulação matemática prática, mesmo em um grande computador. A simulação do reservatório exige, também, o ajuste contínuo de parâmetros numéricos no modelo, para casar os dados medidos nos poços, a abordagem assim chamada combinação de histórico, e estes parâmetros podem não ter uma conexão simples às propriedades medidas da rocha e do líquido.3/28 generally spaced from hundreds to thousands of meters apart, as found in many hydrocarbon fields, due to the limited penetration distance of the source's probe signals into the bore. And, similar to the case of single-well profiling, the presence of electrically conductive coating in production wells severely limits the ability to use cross-well electrical methods to detect the resistivity of the reservoir fluid. [0006] Another method that is used routinely to assess fluid saturation between wells is the mathematical simulation of fluid flow from the reservoir. However, the reservoir simulation necessarily incorporates many simplifications and assumptions about the properties of rocks between the wells, in order to make the mathematical simulation practical, even on a large computer. Reservoir simulation also requires continuous adjustment of numerical parameters in the model, to match the data measured in the wells, the so-called historical combination approach, and these parameters may not have a simple connection to the measured properties of rock and liquid .

[0007] Resultados de levantamentos eletromagnéticos de fonte controlada (CSEM) fora da costa como aqueles coletados usando os métodos apresentados na patente U. S. 4.617.518 para Srnka e na patente U. S. 6.603.313 referida previamente e publicação de patente U. S. 2003/0050759, mostraram que a resistividade bruta de fluidos, em reservatórios de hidrocarboneto, pode ser determinada remotamente. Para uma boa primeira aproximação, dados de CSEM marinho obtidos usando-se uma fonte de dipolo elétrico horizontal (HED), são primariamente sensíveis à resistência líquida vertical (resistividade bruta x espessura vertical líquida) do reservatório subterrâneo (Kaufman and Keller, Frequency and Transient Soundings, 300-313, Elsevier (1983)). Um levantamento fora da costa na África Ocidental, (Eidesmo, et al, First Break, 20, 144-152 (2002); Ellingsrud et al., The Leading Edge, 972-982 (2002)) confirmou que a resistividade subsuperficial provocada pela presença de hidrocarbonetos pode ser detectada.[0007] Results of off-shore controlled source electromagnetic surveys (CSEM) such as those collected using the methods presented in US patent 4,617,518 to Srnka and in US patent 6,603,313 referred to previously and US patent publication 2003/0050759, showed that the gross resistivity of fluids in hydrocarbon reservoirs can be determined remotely. For a good first approximation, marine CSEM data obtained using a horizontal electric dipole (HED) source, are primarily sensitive to the vertical net resistance (gross resistivity x net vertical thickness) of the underground reservoir (Kaufman and Keller, Frequency and Transient Soundings, 300-313, Elsevier (1983)). An offshore survey in West Africa, (Eidesmo, et al, First Break, 20, 144-152 (2002); Ellingsrud et al., The Leading Edge, 972-982 (2002)) confirmed that subsurface resistivity caused by presence of hydrocarbons can be detected.

[0008] É bem conhecido que a resistividade elétrica terrestre pode ser anisotrópica. Ver, por exemplo, Keller and Frischnecht, Electrical Methods in[0008] It is well known that terrestrial electrical resistivity can be anisotropic. See, for example, Keller and Frischnecht, Electrical Methods in

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 13/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 13/45

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Geophysical Prospecting, 33-39, Pergamon (1966); Kaufmann and Keller, Frequency and Transient Soundings, 257-284, Elsevier, N.Y. (1983), Negi, et al., Anisotropy in Geoelectromagnetism, Elsevier, N.Y. (1989); e Zhdanov and Keller, The Geoelectrical Methods in Geophysical Exploration, 119-124; Elsevier, N.Y. (1994). Diversas publicações ensinam como calcular (modelo) as respostas elétricas anisotrópicas da terra para várias fontes controladas: Ver, por exemplo, Chlamtac and Abramovici, Geopfysics 46, 904-915 (1981); Yin and Weidelt, Geophysics 64, 426-434 (1999); Yin and Maurer, Geophysics 66, 1405 -1416 (2001). Vários autores discutem, também, a interpretação da anisotropia elétrica azimutal (por exemplo, Watson and Barker, Geophysics 64, 739-745 (1999); e Linde and Peterson, Geophysics 69, 909-916 (2004)). Outros discutem a interpretação da anisotropia (Jupp and Vozoff, Geophys. Prospecting 25, 460-470 (1977); Edwards, et al., Geophysics 49, 566-576 (1984); e Christensen, Geophys. Prospecting 48, 1-9 (2000)) a partir de dados adquiridos, usando uma variedade de fontes eletromagnéticas controladas.Geophysical Prospecting, 33-39, Pergamon (1966); Kaufmann and Keller, Frequency and Transient Soundings, 257-284, Elsevier, N.Y. (1983), Negi, et al., Anisotropy in Geoelectromagnetism, Elsevier, N.Y. (1989); and Zhdanov and Keller, The Geoelectrical Methods in Geophysical Exploration, 119-124; Elsevier, N.Y. (1994). Several publications teach how to calculate (model) the anisotropic electrical responses of the earth to various controlled sources: See, for example, Chlamtac and Abramovici, Geopfysics 46, 904-915 (1981); Yin and Weidelt, Geophysics 64, 426-434 (1999); Yin and Maurer, Geophysics 66, 1405-1416 (2001). Several authors also discuss the interpretation of azimuth electrical anisotropy (for example, Watson and Barker, Geophysics 64, 739-745 (1999); and Linde and Peterson, Geophysics 69, 909-916 (2004)). Others discuss the interpretation of anisotropy (Jupp and Vozoff, Geophys. Prospecting 25, 460-470 (1977); Edwards, et al., Geophysics 49, 566-576 (1984); and Christensen, Geophys. Prospecting 48, 1-9 (2000)) from acquired data, using a variety of controlled electromagnetic sources.

[0009] A patente U. S. 6.739.165, para Strack, revela um método para monitorar mudanças na resistividade elétrica de um reservatório medindo mudanças em dados dos campos elétrico e magnético na superfície da terra, devido a excitações por fontes indutivas e galvânicas controladas e por fontes magnetotelúricas naturais, que devem incluir medição de mudanças de resistividade em pelo menos um poço perfurado que penetre o reservatório. Strack não revela o uso de formação de imagem ou inversão para mapear a distribuição da resistividade bruta do reservatório pr ou da saturação de hidrocarboneto ShC, e não explica a anisotropia elétrica.[0009] US patent 6,739,165, to Strack, discloses a method for monitoring changes in the electrical resistivity of a reservoir by measuring changes in data from the electric and magnetic fields on the earth's surface, due to excitations by controlled inductive and galvanic sources and by natural magnetoteluric sources, which must include measurement of resistivity changes in at least one well drilled that penetrates the reservoir. Strack does not disclose the use of imaging or inversion to map the distribution of gross reservoir resistivity p r Sh C or hydrocarbon saturation, and does not explain the electric anisotropy.

[0010] Johnstad, et al., no pedido de patente: WO 2004/086090, revela um método para monitorar a resistividade do reservatório similar ao de Strack, mas que inclui uma fonte eletromagnética para o interior do furo que é construída pela transmissão de energia elétrica a partir do leito do mar, para dentro do reservatório, através do revestimento eletricamente condutor que reveste o poço. Os autores não revelam o uso de formação de imagem 3D ou inversão 3D para determinar prou Shc,[0010] Johnstad, et al., In patent application : WO 2004/086090, discloses a method for monitoring reservoir resistivity similar to that of Strack, but which includes an electromagnetic source for the interior of the bore that is constructed by transmitting electrical energy from the seabed, into the reservoir, through the electrically conductive coating that lines the well. The authors do not disclose the use of 3D imaging or 3D inversion to determine p r or Shc,

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 14/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 14/45

5/28 e não revela como incluir os efeitos da anisotropia elétrica.5/28 and does not reveal how to include the effects of electrical anisotropy.

[0011] Constable, na publicação de patente WO 2004/053528 (2004), al., explica um método para monitorar reservatórios de hidrocarboneto em tempo real. Ele propõe usar várias fontes de dipolos elétricos verticais e horizontais e fontes eletromagnéticas naturais (por exemplo, magnetotelúrica), isoladamente ou em combinações, junto com as antenas no leito do mar contendo sensores elétricos e magnéticos em vários arranjos, distribuídos sobre uma área contendo um reservatório de hidrocarboneto. As antenas no leito do mar podem ser fixadas permanentemente no leito do mar ou podem ser posicionadas separadamente em diversos momentos. O método de Constable, para monitorar mudanças de tempo na resistividade bruta pr do reservatório, consiste em medir a impedância elétrica terrestre a cada combinação de fonte-receptor, usando as duas componentes do campo elétrico, ortogonal horizontal e vertical, dos sinais de receptor que respondem à energia do transmissor, e mapear estas impedâncias sobre a área do reservatório. Os dados magnetotelúricos podem ser usados opcionalmente para ajudar a determinar o plano de fundo elétrico (volume de não-reservatório da terra). Não são apresentados nenhuma inversão matemática ou formação de imagem dos sinais de receptor, de qualquer dimensionalidade e nenhum método para incluir os efeitos da anisotropia.[0011] Constable, in patent publication WO 2004/053528 (2004), al., Explains a method for monitoring hydrocarbon reservoirs in real time. He proposes to use several sources of vertical and horizontal electric dipoles and natural electromagnetic sources (for example, magnetoteluric), alone or in combinations, together with antennas on the seabed containing electrical and magnetic sensors in various arrangements, distributed over an area containing a hydrocarbon reservoir. Antennas on the seabed can be permanently attached to the seabed or can be positioned separately at different times. The Constable's method for monitoring time changes in gross resistivity p r of the reservoir consists of measuring the earth 's electric impedance for each combination of source-receiver using the two electric field components, horizontal and vertical orthogonal, the receiver signals that respond to the transmitter's energy, and map these impedances over the reservoir area. Magnetoteluric data can optionally be used to help determine the electrical background (volume of the earth's non-reservoir). No mathematical inversion or image formation of the receiver signals, of any dimensionality and any method to include the effects of anisotropy are presented.

[0012] Loke (Constrained Time-Lapse Resistivity Imaging Inversion, comunicação EEM-7, Proceedings of the SAGEEP Symposion, Denver, 3 de março de 2001) descreve o uso de inversão de formação de imagem forçada 2D para medir mudanças no tempo na resistividade subsuperficial para aplicações ambientais. Loke apresenta o uso do resultado de inversão de resistividade obtida no momento inicial do levantamento como um modelo inicial para a inversão de resistividade executada em um momento mais tarde, de modo a reduzir artefatos no resultado que possam ser introduzidos por outros efeitos além das mudanças na resistividade subsuperficial, como mudanças no sistema de aquisição. Esta publicação limita sua explicação aos levantamentos de resistividade de DC, e usa um exemplo de dados obtidos de um arranjo Wenner-Schlumberger terrestre, um método de levantamento[0012] Loke (Constrained Time-Lapse Resistivity Imaging Inversion, EEM-7 communication, Proceedings of the SAGEEP Symposion, Denver, March 3, 2001) describes the use of 2D forced image inversion to measure changes in resistivity time subsurface for environmental applications. Loke presents the use of the resistivity inversion result obtained at the beginning of the survey as an initial model for the resistivity inversion performed at a later time, in order to reduce artifacts in the result that can be introduced by other effects besides changes in the subsurface resistivity, such as changes in the acquisition system. This publication limits its explanation to DC resistivity surveys, and uses an example of data obtained from a terrestrial Wenner-Schlumberger array, a survey method

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 15/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 15/45

6/28 bastante conhecido dos praticantes da técnica. Efeitos anisotrópicos não são explicados por Loke, nem ele explica dados fora da costa, o uso de múltiplos componentes dos dados, ou aplicações para hidrocarboneto.6/28 well known to practitioners of the technique. Anisotropic effects are not explained by Loke, nor does he explain offshore data, the use of multiple components of the data, or applications for hydrocarbons.

[0013] Gasperikova, et al., (A Feasibility Study of Geophysical Methods for Monitoring Geologic CO2 Sequestration, Extended Abstract RC 3.8, SEG Annual Meeting, Denver, Colorado, outubro 2004) explica o uso de medições de campo elétrico terrestres associadas com excitação por uma fonte de HED aterrada, para medir a mudança na saturação de água (ou 1 - ShC), no campo Schrader Bluff, no North Slope do Alaska, como uma conseqüência da injeção de CO2 baseada em modelagem frontal 3D. Mudanças dependentes de tempo são simuladas diferenciando cálculos de modelo frontal nos momentos apropriados. O trabalho apresentado não descreve quais componentes de campo elétrico são ótimos para esta medição, nem são discutidos quaisquer efeitos anisotrópicos.[0013] Gasperikova, et al., (A Feasibility Study of Geophysical Methods for Monitoring Geologic CO2 Sequestration, Extended Abstract RC 3.8, SEG Annual Meeting, Denver, Colorado, October 2004) explains the use of terrestrial electric field measurements associated with excitation by a grounded HED source, to measure the change in water saturation (or 1 - Sh C ), in the Schrader Bluff field, in Alaska's North Slope, as a consequence of CO2 injection based on 3D frontal modeling. Time-dependent changes are simulated by differentiating frontal model calculations at appropriate times. The work presented does not describe which electric field components are optimal for this measurement, nor are any anisotropic effects discussed.

[0014] Hoversten, e al. (Direct Reservoir Parameter Estimation using Joint Inversion of Seismic AVO and marine CSEM Data, Extended Abstract RC 2.1, SEGS Annual Meeting, Denver, Colorado, outubro 2004) apresenta um método para inversão simultânea 1D (terra estratificada plana) de dados (fonte de HED) de reflexão sísmica e de CSEM marinho do leito do mar. Os dados de CSEM são restritos aos dados ligados em linha do campo elétrico (isto é, linha de fonte sobre Ex, ver figura 1). Hoversten et al. (2004) não ensina métodos de lapso de tempo para a monitoração do reservatório, nem ensina como incluir anisotropia elétrica terrestre nas inversões.[0014] Hoversten, et al. (Direct Reservoir Parameter Estimation using Joint Inversion of Seismic AVO and marine CSEM Data, Extended Abstract RC 2.1, SEGS Annual Meeting, Denver, Colorado, October 2004) presents a method for simultaneous 1D (flat stratified land) inversion of data (HED source ) of seismic reflection and marine CSEM from the seabed. The CSEM data is restricted to the data connected in line of the electric field (ie, source line over Ex, see figure 1). Hoversten et al. (2004) does not teach time-lapse methods for monitoring the reservoir, nor does it teach how to include terrestrial electrical anisotropy in inversions.

[0015] Conseqüentemente, há uma necessidade de um método para estimar diretamente, a saturação de hidrocarboneto por todo 0 reservatório em uma acepção 3D, medindo e convertendo em imagem, remotamente, um parâmetro físico subsuperficial que seja altamente sensível a esta saturação, e que possa repetir essa medição/formação de imagem, e analisar os dados, quando os fluidos do reservatório são produzidos: Este método deve considerar a anisotropia de resistividade. A presente invenção satisfaz esta necessidade.[0015] Consequently, there is a need for a method to directly estimate the hydrocarbon saturation across the entire reservoir in a 3D sense, remotely measuring and converting a subsurface physical parameter that is highly sensitive to this saturation, and that can repeat this measurement / image formation, and analyze the data, when the reservoir fluids are produced: This method should consider resistivity anisotropy. The present invention satisfies this need.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 16/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 16/45

7/28 [0016] Em um modo de realização, a invenção é um método para determinar mudanças dependentes de tempo time no teor de hidrocarboneto de um reservatório subterrâneo a partir de dados de levantamento eletromagnético de fonte controlada obtidos da região subsuperficial que contém os reservatórios, o mencionado método compreendendo:7/28 [0016] In one embodiment, the invention is a method for determining time-dependent changes in the hydrocarbon content of an underground reservoir from electromagnetic survey data from a controlled source obtained from the subsurface region containing the reservoirs , the mentioned method comprising:

(a) obter dados de campo eletromagnético registrados em uma pluralidade localizações de receptores, em linha e fora de linha (em relação a uma linha de fonte de levantamento), de um levantamento inicial da região subsuperficial e, resultados de levantamento correspondente de pelo menos um levantamento posterior da mesma região conduzido sob substancialmente as mesmas condições, os mencionados dados compreendendo um componente de campo sensível, pelo menos predominantemente, à resistividade vertical, e um componente de campo sensível, pelo menos predominante, à resistividade horizontal;(a) obtain electromagnetic field data recorded in a plurality of receiver locations, both online and offline (in relation to a survey source line), from an initial survey of the subsurface region, and corresponding survey results from at least a later survey of the same region conducted under substantially the same conditions, said data comprising a sensitive field component, at least predominantly, to vertical resistivity, and a sensitive field component, at least predominant, to horizontal resistivity;

(b) para cada levantamento, resolver as equações de campo eletromagnético de Maxwell para a resistividade horizontal e a resistividade vertical em uma pluralidade de posições (x, y, z) no reservatório subterrâneo, usando parâmetros de aquisição do levantamento e os dados eletromagnéticos de campo medidos; e (c) comparar os resultados de resistividade calculada entre os levantamentos.(b) for each survey, solve Maxwell's electromagnetic field equations for horizontal resistivity and vertical resistivity in a plurality of positions (x, y, z) in the underground reservoir, using survey acquisition parameters and electromagnetic data from measured fields; and (c) compare the results of calculated resistivity between the surveys.

[0017] Os valores de saturação do fluido de hidrocarboneto podem ser calculados a partir das resistividades horizontais e verticais usando a lei de Archie, ou outra relação, e comparação de resultados convertidos em imagem para este parâmetro, entre levantamentos separados no tempo, desde que uma base para análise mude quando hidrocarbonetos do reservatório são produzidos ao longo do tempo.[0017] The saturation values of the hydrocarbon fluid can be calculated from the horizontal and vertical resistivities using Archie's law, or another relation, and comparison of results converted into image for this parameter, between surveys separated in time, provided that a basis for analysis changes when hydrocarbons from the reservoir are produced over time.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0018] A presente invenção e suas vantagens serão mais bem compreendidasBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0018] The present invention and its advantages will be better understood

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 17/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 17/45

8/28 em referência à descrição detalhada seguinte e aos desenhos anexos, nos quais: [0019] A Fig. 1 ilustra uma geometria de levantamento apropriada para um modo de realização da presente invenção, em que ambas as fontes horizontais, elétrica e magnética, são usadas em combinação com uma pluralidade de receptores eletromagnéticos de múltiplos componentes localizados, tanto em linha, quanto fora de linha;8/28 with reference to the following detailed description and the accompanying drawings, in which: [0019] Fig. 1 illustrates a survey geometry suitable for an embodiment of the present invention, in which both the horizontal, electrical and magnetic sources, they are used in combination with a plurality of electromagnetic receivers of multiple components located, both online and offline;

[0020] A Fig. 2 ilustra uma geometria de levantamento e um modelo de resistividade subsuperficial para um cálculo de modelo para prover um exemploteste do método da presente invenção;[0020] Fig. 2 illustrates a survey geometry and a subsurface resistivity model for a model calculation to provide a test example of the method of the present invention;

[0021] A Fig. 3A mostra amplitude em linha Ex, e a Fig. 3B mostra fase Ex, para uma fonte de HED e para valores variáveis de EVTI, com e sem uma camada resistiva no modelo da Fig. 2;[0021] Fig. 3A shows Ex line amplitude, and Fig. 3B shows Ex phase, for an HED source and for EVTI variable values, with and without a resistive layer in the model of Fig. 2;

[0022] A Fig. 4 ilustra uma imagem simulada em profundidade da resistividade vertical de um modelo de reservatório de hidrocarboneto subterrâneo, calculada a média sobre a espessura do reservatório, obtida por inversão 3D de dados electromagnéticos do leito do mar de Ex em linha e Hz fora de linha, obtidos em um momento inicial, na geometria de levantamento mostrada na Fig.2;[0022] Fig. 4 illustrates an in-depth simulated image of the vertical resistivity of an underground hydrocarbon reservoir model, averaged over the reservoir thickness, obtained by 3D inversion of electromagnetic data from the E x seabed in line and H z offline, obtained in an initial moment, in the survey geometry shown in Fig.2;

[0023] A Fig. 5 ilustra uma imagem simulada em profundidade da resistividade vertical de um modelo de reservatório subterrâneo de hidrocarboneto, calculada a média sobre a espessura do reservatório, obtida por inversão 3D de dados eletromagnéticos do leito do mar de Ex em linha e Hz fora de linha, obtidos em um momento mais tarde na geometria de levantamento mostrada na Fig.2, em que as medições do leito do mar são adquiridas nas mesmas localizações usando as mesmas linhas de fonte do primeiro tempo; e [0024] A Fig. 6 é um fluxograma mostrando as etapas básicas em um modo de realização do método da presente invenção.[0023] Fig. 5 illustrates an in-depth simulated image of the vertical resistivity of an underground hydrocarbon reservoir model, averaged over the reservoir thickness, obtained by 3D inversion of electromagnetic data from the Ex seabed in line and Hz offline, obtained at a later time in the survey geometry shown in Fig.2, in which measurements of the seabed are acquired in the same locations using the same source lines as the first time; and [0024] Fig. 6 is a flow chart showing the basic steps in an embodiment of the method of the present invention.

[0025] A invenção será descrita em conexão com estes modos de realização preferidos. Entretanto, até o ponto em que a seguinte descrição detalhada é específica para um modo de realização, ou um uso particular da invenção, pretendese que seja apenas ilustrativa e não deve ser interpretada como limitativa do escopo[0025] The invention will be described in connection with these preferred embodiments. However, to the extent that the following detailed description is specific to an embodiment, or a particular use of the invention, it is intended to be illustrative only and should not be construed as limiting the scope

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9/28 da invenção. Ao contrário, pretende-se que ela cubra todas as alternativas, modificações e equivalentes que possam ser incluídos dentro do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações anexas.9/28 of the invention. On the contrary, it is intended that it covers all alternatives, modifications and equivalents that may be included within the spirit and scope of the invention, as defined by the attached claims.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS [0026] A invenção é um método para determinar mudanças dependentes de tempo de resistividades elétricas verticais e horizontais dentro de uma região subsuperficial fora da costa, como um reservatório de hidrocarboneto, devido às mudanças nas propriedades do reservatório, como a saturação de fluido nos poros da rocha. Uma causa destas mudanças é a extração, ou injeção intencional de fluidos, como executada na produção de hidrocarboneto. A invenção exige medições de dados de levantamento eletromagnético de fonte controlada (CSEM) em um momento inicial e em um ou mais momentos mais tarde para, no mínimo, um componente de campo eletromagnético em linha e, pelo menos um componente fora de linha, a seleção de componentes particulares dependendo do tipo de fonte. A invenção faz uso do conhecimento de que determinadas componentes de campos eletromagnéticos são sensíveis predominantemente, ou quase exclusivamente, à resistividade vertical ou à resistividade horizontal, mas não a ambas, enquanto que outras componentes de campo são sensíveis a ambas as resistividades. A invenção faz uso, igualmente, do conhecimento de que mudanças na saturação do fluido de um reservatório de hidrocarboneto mudará ambas as resistividades, vertical e horizontal, dentro do reservatório, uma vez que, reservatórios contêm predominantemente estratificações internas e outras estruturas e, por isso, exibem, geralmente, isotropia elétrica verticalmente transversal (EVTI). Uma vez que as espessuras do reservatório são geralmente pequenas comparadas à profundidade da cobertura do reservatório, entende-se, nesta invenção, que a resolução vertical da EVTI, dentro do intervalo do reservatório, será substancialmente menor do que a espessura do reservatório. Esta resolução espacial menor dentro do reservatório é uma conseqüência do fato de frequências de fontes eletromagnéticas baixas, tipicamente menores que 1Hz, terem que ser usadas para penetrar até a profundidade do reservatório, devido ao efeito eletromagnético de profundidade deDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0026] The invention is a method for determining time-dependent changes in vertical and horizontal electrical resistivities within a subsurface region off the coast, such as a hydrocarbon reservoir, due to changes in the reservoir properties, like fluid saturation in the pores of the rock. One cause of these changes is the extraction, or intentional injection of fluids, as performed in the production of hydrocarbons. The invention requires measurements of controlled source electromagnetic survey (CSEM) data at an initial time and at one or more moments later for at least one in-line electromagnetic field component and at least one offline component, the selection of particular components depending on the type of source. The invention makes use of the knowledge that certain components of electromagnetic fields are predominantly, or almost exclusively, sensitive to vertical resistivity or horizontal resistivity, but not both, while other field components are sensitive to both resistivities. The invention also makes use of the knowledge that changes in fluid saturation in a hydrocarbon reservoir will change both resistivity, vertical and horizontal, within the reservoir, since reservoirs predominantly contain internal stratifications and other structures and, therefore, , generally exhibit vertically transverse electrical isotropy (EVTI). Since the thickness of the reservoir is generally small compared to the depth of the reservoir cover, it is understood in this invention that the vertical resolution of EVTI, within the reservoir range, will be substantially less than the thickness of the reservoir. This smaller spatial resolution within the reservoir is a consequence of the fact that frequencies from low electromagnetic sources, typically less than 1Hz, have to be used to penetrate to the depth of the reservoir, due to the electromagnetic effect of depth of

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10/28 pele, bastante conhecido. Segue-se que as frequências necessárias para resolução espacial maior, dentro do reservatório mais fino, estão tipicamente ausentes nos dados de resposta do reservatório medidos remotamente, uma vez que estas frequências mais altas penetram apenas bem menos do que a profundidade do reservatório.10/28 skin, quite known. It follows that the frequencies required for greater spatial resolution, within the thinnest reservoir, are typically absent in the remotely measured reservoir response data, since these higher frequencies penetrate only much less than the depth of the reservoir.

[0027] Desenvolvimentos recentes no levantamento eletromagnético de fonte controlada (CSEM) marinho provêem, agora, meios para determinar remotamente a resistividade de um reservatório subterrâneo usando modelagem frontal iterativa ou inversão matemática (Srnka, Remote Reservoir Resistivity Mapping, Society of Exploration Geophysicists 75th Annual Meeting Extended Abstracts, Houston, novembro 2005, trabalho apresentado SS 3.3). Srnka, et al. (Remote Reservoir Resistivity Mapping - Breakthrough Geophysics for the Upstream Abstract 17284, Offshore Technology Conference, Houston, Texas, maio 2005) mostraram, adicionalmente, que a magnitude da resposta esperada de CSEM de um reservatório de hidrocarboneto diferente, fora da costa, da África Ocidental, combinou, muito de perto, com a resposta prognosticada de um modelo de computador tri-dimensional realístico da estrutura elétrica da terra, quando a presença de hidrocarbonetos eletricamente resistivos no reservatório foi considerada.[0027] Recent developments in marine electromagnetic controlled source survey (CSEM) now provide the means to remotely determine the resistivity of an underground reservoir using iterative frontal modeling or mathematical inversion (Srnka, Remote Reservoir Resistivity Mapping, Society of Exploration Geophysicists 75th Annual Meeting Extended Abstracts, Houston, November 2005, work presented SS 3.3). Srnka, et al. (Remote Reservoir Resistivity Mapping - Breakthrough Geophysics for the Upstream Abstract 17284, Offshore Technology Conference, Houston, Texas, May 2005) additionally showed that the magnitude of the expected CSEM response from a different hydrocarbon reservoir off the coast of Africa Western, it combined, very closely, with the predicted response of a realistic three-dimensional computer model of the earth's electrical structure, when the presence of electrically resistive hydrocarbons in the reservoir was considered.

[0028] Levantamentos eletromagnéticos de fonte controlada fora da costa, como aqueles coletados usando os métodos apresentados na patente U. S. 6.603.313, para Srnka e, publicação de patente U. S. 2003/0050759, publicada aos 13 de março, 2003, (Srnka, et al.), mostraram que a resistividade na terra pode ser fortemente dependente da direção do fluxo da corrente elétrica usado para fazer estas medições. Em particular, a resistividade elétrica vertical pv pode ser muito maior (duas ou mais vezes) do que a resistividade elétrica horizontal Ph, especialmente em rochas finamente estratificadas como, folhelhos, e pode variar, na magnitude, de posição a posição. Este fenômeno é chamado anisotropia elétrica ou, especificamente, isotropia elétrica vertical transversal (EVTI) por praticantes da técnica. A resistividade elétrica da terra também pode variar azimutalmente (isto é,[0028] Electromagnetic surveys from controlled sources offshore, such as those collected using the methods presented in US patent 6,603,313, to Srnka and, US patent publication 2003/0050759, published on March 13, 2003, (Srnka, et al.), showed that resistivity on earth can be strongly dependent on the direction of the flow of the electric current used to make these measurements. In particular, the vertical electrical resistivity p v can be much higher (two or more times) than the horizontal electrical resistivity Ph, especially in finely stratified rocks such as shales, and can vary, in magnitude, from position to position. This phenomenon is called electrical anisotropy or, specifically, vertical vertical electric isotropy (EVTI) by practitioners of the technique. The electrical resistivity of the earth can also vary azimuthally (ie,

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11/28 em direções da bússola), mas este efeito anisotrópico parece ser geralmente muito menos importante (isto é, de magnitude muito menor) do que a EVTI em bacias sedimentares de interesse para a pesquisa de hidrocarboneto.11/28 in compass directions), but this anisotropic effect appears to be generally much less important (ie, of much smaller magnitude) than EVTI in sedimentary basins of interest for hydrocarbon research.

[0029] A presença da EVTI distorce os sinais recebidos nos receptores eletromagnéticos do leito do mar usados nos levantamentos de CSEM marinhos, adquiridos com uma fonte controlada de dipolo elétrico horizontal (HED), ou de dipolo magnético horizontal (HMD), em relação àqueles que seriam recebidos na ausência da EVTI. Ver Fig. 1 para uma ilustração da geometria de levantamento apropriada para a presente invenção. O desenho mostra um vaso de levantamento 1 rebocando um HED 2 e um HMD 3 sobre o leito do mar 4, em que receptores em linha 6 e receptores fora de linha 7 estão arranjados em uma disposição estacionária sobre o cabo de reboque da fonte 5. Esta distorção afeta a interpretação das anomalias de resistividade de CSEM marinho associadas com a presença de hidrocarbonetos contidos em reservatório, como em 8. Estes efeitos de distorção aparecem em ambas, amplitude e fases de campos medidos do leito do mar, e mudam com a frequência. Estas distorções podem mascarar a presença de hidrocarbonetos (falsas negativas.) ou sugerir incorretamente sua presença (falsos positivos). Distorções deste tipo foram observadas em numerosos levantamentos de CSEM. Por exemplo, Tompkins e al., (Effects of Vertical Anisotropy on Marine Active Source Electromagnetic Data and Inversions EAGE 65th Annual Convention, Paris, France, abstract. E025 (2004)) descrevem diversos efeitos da EVTI em dados de CSEM marinho coletados para aplicações de hidrocarboneto, usando, apenas, medições de campo elétrico (leito do mar). Estes efeitos incluem subestimação da profundidade verdadeira para formações subterrâneas como reservatórios de hidrocarboneto e, subestimação de sua resistividade bruta, se a EVTI for negligenciada.[0029] The presence of EVTI distorts the signals received at the electromagnetic receivers of the seabed used in marine MSEM surveys, acquired with a controlled source of horizontal electric dipole (HED), or horizontal magnetic dipole (HMD), in relation to those that would be received in the absence of EVTI. See Fig. 1 for an illustration of the survey geometry appropriate for the present invention. The drawing shows a lifting vessel 1 towing an HED 2 and an HMD 3 on the seabed 4, in which in-line receivers 6 and out-of-line receivers 7 are arranged in a stationary arrangement on the source 5 tow cable. This distortion affects the interpretation of the marine CSEM resistivity anomalies associated with the presence of hydrocarbons contained in a reservoir, as in 8. These distortion effects appear in both, amplitude and phases of measured fields of the seabed, and change with frequency . These distortions can mask the presence of hydrocarbons (false negatives.) Or incorrectly suggest their presence (false positives). Such distortions have been observed in numerous CSEM surveys. For example, Tompkins et al., (Effects of Vertical Anisotropy on Marine Active Source Electromagnetic Data and Inversions EAGE 65th Annual Convention, Paris, France, abstract. E025 (2004)) describe several effects of EVTI on marine CSEM data collected for applications hydrocarbon, using only electric field measurements (seabed). These effects include underestimating the true depth for underground formations such as hydrocarbon reservoirs and underestimating their gross resistivity if EVTI is neglected.

[0030] Srnka (publicação de patente PCT W02006/13550) ensina como medir e analisar a EVTI em levantamentos de CSEM marinho. As etapas de análise aqui apresentadas incluem: (1) medições de dados de campos elétrico e magnético apropriados no leito do mar. em linha e fora de linha, cuja combinação exata[0030] Srnka (PCT patent publication W02006 / 13550) teaches how to measure and analyze EVTI in marine CSEM surveys. The analysis steps presented here include: (1) measurements of data from appropriate electric and magnetic fields on the seabed. online and offline, whose exact combination

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12/28 depende do tipo de fonte eletromagnética controlada (HED ou HMD) que está sendo usada; e (2) inversão matemática de dados do leito do mar para a estrutura de resistividade elétrica de subsuperfície, incluindo o efeito da EVTI, usando um algoritmo numérico em um computador.12/28 depends on the type of controlled electromagnetic source (HED or HMD) being used; and (2) mathematical inversion of sea bed data for the subsurface electrical resistivity structure, including the EVTI effect, using a numerical algorithm on a computer.

[0031] Para utilizar estes princípios, a fonte de CSEM precisa produzir ambas, correntes verticais e horizontais. Dois tipos de fontes de CSEM marinho fazem isto, o dipolo elétrico horizontal (HED) e o dipolo magnético horizontal (HMD). Modos de realização preferidos da invenção empregam dados de medições de campo eletromagnético particulares exigidas para cada um dos dois tipos de fonte, como ensinado pela publicação de patente PCT W02006/135510 As Figs. 1, 2 e 3A-B. do presente pedido são, todas, reproduzidas deste pedido anterior.[0031] To use these principles, the CSEM source needs to produce both vertical and horizontal currents. Two types of marine CSEM sources do this, the horizontal electric dipole (HED) and the horizontal magnetic dipole (HMD). Preferred embodiments of the invention employ particular electromagnetic field measurement data required for each of the two types of sources, as taught by the PCT patent publication W02006 / 135510 Figs. 1, 2 and 3A-B. of this application are all reproduced from this previous application.

[0032] Em certos casos, a anisotropia da resistividade na região subsuperficial coberta pelo levantamento, incluindo o reservatório subterrâneo, pode ser muito pequena (isto é, EVTI quase igual à unidade). Isto pode ocorrer se o reservatório for um depósito de arenito muito uniforme e a região subsuperficial, fora do reservatório, não contiver um volume significativo de depósitos de folhelho isotrópico. Nestes poucos casos, as respostas de CSEM serão aproximadamente isotrópicas, o que pode ser prontamente determinado pela análise dos dados do levantamento, como ensinado na técnica anterior. Nestes casos, a inversão matemática dos dados pode ser executada usando poucos componentes de dados medidos que sejam sensíveis à resistividade do reservatório (por exemplo, somente EX. em linha) e usando um algoritmo de inversão isotrópica para uma formação de imagem mais eficiente e econômico da região subsuperficial.[0032] In certain cases, the resistivity anisotropy in the subsurface region covered by the survey, including the underground reservoir, may be very small (that is, EVTI almost equal to the unit). This can occur if the reservoir is a very uniform sandstone deposit and the subsurface region outside the reservoir does not contain a significant volume of isotropic shale deposits. In these few cases, the CSEM responses will be approximately isotropic, which can be readily determined by analyzing the survey data, as taught in the prior art. In these cases, the mathematical inversion of the data can be performed using few measured data components that are sensitive to the reservoir resistivity (for example, only EX. In line) and using an isotropic inversion algorithm for more efficient and economical image formation subsurface region.

[0033] A Fig. 1 ilustra uma geometria de aquisição de dados possível (levantamento) para o caso da resistividade terrestre, geralmente anisotrópica (isto é, EVTI > 1). Um vaso 1, na, ou abaixo da superfície do mar, reboca uma fonte de HED 2 e/ou uma fonte de HMD 3, perto do leito do mar 4, ao longo da linha de fonte 5, e transmite uma forma de onda especificada de corrente elétrica como é feito habitualmente (geralmente com fonte de HED) no levantamento de CSEM. Alternativamente, a fonte de HED e/ou de HMD pode ser posicionada em uma[0033] Fig. 1 illustrates a possible data acquisition geometry (survey) for the case of terrestrial resistivity, generally anisotropic (that is, EVTI> 1). A vessel 1, at or below the sea surface, tows a source of HED 2 and / or a source of HMD 3, near the seabed 4, along the source line 5, and transmits a specified waveform of electric current as is usually done (usually with HED source) in the CSEM survey. Alternatively, the source of HED and / or HMD can be positioned on a

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13/28 maneira estacionária perto, ou em contacto com o leito do mar, entre cada par de receptores eletromagnéticos individuais em linha 6, do leito do mar, ao longo da linha 5, quando a transmissão da forma de onda da fonte ocorre. A escolha de usar uma fonte rebocada continuamente, e/ou estacionária, depende de uma variedade de condições operacionais do levantamento, mas, primariamente, do ambiente de ruído eletromagnético. Ambos, os ruídos gerados pela fonte e naturais, aumentam quando a profundidade da água diminui, favorecendo o uso de fontes estacionárias em água pouco profunda (tipicamente 150 m ou menos) de modo que tempos muito longos de soma de dados (empilhamento) podem ser usados, sem desalinhamento lateral de dados, para suprimir ruídos aleatórios. A transmissão da forma de onda da fonte pode consistir em uma variedade de formas de onda de durações apropriadas, como aquelas descritas na publicação de patente PCT W02005/117326, ou, mais geralmente, nas publicações previamente referidas. Os receptores fora de linha 7 registram a resposta eletromagnética da terra devido à excitação da fonte, simultaneamente com a resposta que está sendo medida pelos receptores em linha 6. A linha de fonte, receptores em linha e, receptores fora de linha são colocados sobre o leito do mar acima, e na vizinhança de formações geológicas subterrâneas 8, dentro do solo que foi identificado como reservatórios potenciais para hidrocarbonetos ou outros recursos. Os receptores do leito do mar são posicionados a várias distâncias da fonte de HED ou de HDM, usando afastamento interreceptores uniforme ou não uniforme (ou, ambos), como determinado de modelagem pré-levantamento de respostas antecipadas do leito do mar, ou por limitações operacionais, como será bem compreendido por praticantes da técnica. Tipicamente, os afastamentos em linha e transversais dos receptores são 500 a 5000 m.13/28 stationary way near, or in contact with the seabed, between each pair of individual electromagnetic receivers in line 6, from the seabed, along line 5, when transmission of the source waveform occurs. The choice of using a continuously towed and / or stationary source depends on a variety of operating conditions for the survey, but primarily on the electromagnetic noise environment. Both, source and natural noise, increase when the water depth decreases, favoring the use of stationary sources in shallow water (typically 150 m or less) so that very long data summing (stacking) times can be used without lateral data misalignment to suppress random noise. The transmission of the source waveform may consist of a variety of waveforms of appropriate duration, such as those described in PCT patent publication W02005 / 117326, or, more generally, in the publications previously referred to. Offline receivers 7 record the electromagnetic response of the earth due to the excitation of the source, simultaneously with the response being measured by the receivers in line 6. The source line, receivers in line and, receivers off line are placed on the seabed above, and in the vicinity of underground geological formations 8, within the soil that has been identified as potential reservoirs for hydrocarbons or other resources. Seabed receivers are positioned at various distances from the source of HED or HDM, using uniform or non-uniform interreceptor spacing (or both), as determined by pre-survey modeling of anticipated seabed responses, or by limitations operational, as will be well understood by practitioners of the technique. Typically, the in-line and transverse clearances of the receivers are 500 to 5000 m.

[0034] Com dados eletromagnéticos adquiridos como descritos acima em um primeiro momento do levantamento, a publicação de patente PCT previamente referida W02006/135510, permite que os valores de resistividade terrestres, incluindo EVTI, sejam determinados na região abrangida por cada combinação de receptor em linha e fora de linha do levantamento, usando um ou mais métodos de análise e interpretação de dados. A quantidade, profundidade, e distribuições[0034] With electromagnetic data acquired as described above in the first moment of the survey, the PCT patent publication previously referred to W02006 / 135510, allows the terrestrial resistivity values, including EVTI, to be determined in the region covered by each combination of receiver in online and offline survey, using one or more methods of data analysis and interpretation. The quantity, depth, and distributions

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 23/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 23/45

14/28 laterais de qualquer EVTI presente são determinadas de análises de respostas de campo, em linha e fora de linha, nas frequências de levantamento disponíveis, a frequência mais elevada determinando a EVTI na profundidade mais rasa (começando no leito do mar e se estendendo para baixo por aproximadamente uma profundidade de pele EM), e a frequência mais baixa provendo os efeitos integrados da EVTI, a partir das profundidades mais rasas, até profundidades maiores de penetração efetiva (aproximadamente metade do comprimento de onda EM difuso, ou vezes a profundidade de pele eletromagnética). Esta determinação permite que os efeitos da EVTI sejam removidos de, ou considerados nos, dados CSEM do leito do mar, de modo que, prognóstico preciso da resistividade do reservatório (isto é resistividade de uma formação reservatório alvo soterrada) possa ser executado. [0035] Quando o levantamento descrito na Fig. 1 é adquirido em um ou mais momentos mais tarde, com a finalidade de determinar mudanças dependentes de tempo na resistividade subsuperficial, a geometria do levantamento sendo, de preferência, substancialmente similar àquela usada para o levantamento no primeiro momento de levantamento, de modo que, os dados medidos representem as respostas eletromagnéticas terrestres para as mesmas regiões subsuperficiais. Na prática, experiências com levantamentos de CSEM marinho mostram que as posições dos receptores, para levantamentos em um tempo mais tarde, devem estar dentro de algumas poucas dezenas de metros das posições usadas para o primeiro momento de levantamento, para que os dados medidos sejam altamente reprodutíveis. A distância exata permissível entre a primeira e as subseqüentemente repetidas posições do receptor depende de parâmetros elétricos subsuperficiais e das frequências de fonte usadas para sondar a estrutura da terra. Tipicamente, a distância permissível é menor do que 100 m para frequências de sonda de 0.25Hz, para um reservatório a 1500 m abaixo do leito do mar, com uma resistividade horizontal de plano de fundo da terra de 1,0 Ohm-m, e uma EVTI = 2.0.14/28 sides of any EVTI present are determined from analysis of field responses, both online and offline, at the available survey frequencies, the highest frequency determining EVTI at the shallowest depth (starting at the seabed and extending down by approximately one EM skin depth), and the lowest frequency providing the integrated effects of EVTI, from shallower depths, to greater depths of effective penetration (approximately half the diffuse EM wavelength, or times the depth electromagnetic skin). This determination allows the effects of EVTI to be removed from, or considered in, seabed CSEM data, so that an accurate prognosis of reservoir resistivity (ie resistivity of a buried underground reservoir formation) can be performed. [0035] When the survey described in Fig. 1 is acquired at one or more moments later, in order to determine time-dependent changes in subsurface resistivity, the survey geometry is preferably substantially similar to that used for the survey in the first survey moment, so that the measured data represent the terrestrial electromagnetic responses for the same subsurface regions. In practice, experiments with marine CSEM surveys show that the positions of the receivers, for surveys at a later time, must be within a few tens of meters of the positions used for the first survey moment, so that the measured data are highly reproducible. The exact allowable distance between the first and the subsequently repeated positions of the receiver depends on subsurface electrical parameters and the source frequencies used to probe the earth's structure. Typically, the allowable distance is less than 100 m for probe frequencies of 0.25Hz, for a reservoir 1500 m below the seabed, with a horizontal resistivity of the bottom of the earth of 1.0 Ohm-m, and an EVTI = 2.0.

[0036] As etapas de processamento de dados individuais aplicadas no presente método, para dados de campo elétrico e magnético em linha e fora de linha, ambos no primeiro momento de levantamento e em momento mais de levantamentos, são[0036] The individual data processing steps applied in the present method, for online and offline electric and magnetic field data, both at the first lifting moment and at the most lifting moment, are

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 24/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 24/45

15/28 procedimentos padrão usados por praticantes de levantamentos de CSEM fora da costa e descritos na técnica anterior, incluindo as publicações aqui referidas. Diversas etapas adicionais podem ser aconselháveis para preparar os dados medidos adquiridos no momento inicial e em momentos mais tarde do levantamento, para inversão matemática, dependendo da qualidade, cobertura espacial, e outros aspectos dos dados (etapa 62 no fluxograma da Fig. 6). Estas etapas adicionais podem incluir: supressão de ruído usando silenciamento ou filtragem no domínio de compensação de fonte-receptor, ajustes de fase para considerar mudanças volumosas devido aos erros de sincronismo, ajustes de amplitude para considerar inconsistências entre componentes e somas de dados para produzir aberturas efetivas maiores (ver, por exemplo, a publicação de patente U. S. 2003/0050759A1). [0037] No trabalho apresentado 2005 SEG referido previamente, Srnka revela que a resistividade de um reservatório submarino pode ser convertida em imagem usando-se entrada de dados de CSEM para um algoritmo de inversão tridimensional (3D) operando em um computador, em que, a priori, restrições podem ser aplicadas e os valores absolutos da resistividade subsuperficial são determinados. Thompson, et al. (Sensitivity to hydrocarbon targets using marine active source EM sounding: Diffusive EM imaging methods, EAGE Annual Meeting, Paris, junho 2004) mostram um exemplo de formação de imagem aproximada de dados de CSEM marinho usando um algoritmo bidimensional (2D), de computador, que estima apenas os contrastes de resistividade relativa entre estruturas elétricas terrestres, em vez de determinar valores de resistividade absoluta como é feito, usando-se inversão nãolinear. Carazzone, et al. (Three dimensional imaging of marine CSEM data, Extended Abstract, EM 3.3, SEG Annual Meeting, Houston, Texas, novembro 2005) mostram diversos exemplos de inversão 3D de dados de CSEM marinho nãolineares, que combinaram, aproximadamente, com os valores de resistividade do reservatório, medidos por perfis de indução de poço, nos reservatórios: Entretanto, nenhum destes exemplos de inversão explica a incorporação da EVTI nos resultados, nem explica as mudanças de formação de imagem, dependentes de tempo, na resistividade do reservatório.15/28 standard procedures used by offshore CSEM survey practitioners and described in the prior art, including the publications referred to herein. Several additional steps may be advisable to prepare the measured data acquired at the beginning and later times of the survey, for mathematical inversion, depending on the quality, spatial coverage, and other aspects of the data (step 62 in the flowchart of Fig. 6). These additional steps may include: noise suppression using silencing or filtering in the source-receiver compensation domain, phase adjustments to consider large changes due to timing errors, amplitude adjustments to consider inconsistencies between components and sums of data to produce openings greater effective numbers (see, for example, US patent publication 2003 / 0050759A1). [0037] In the 2005 SEG work previously mentioned, Srnka reveals that the resistivity of an underwater reservoir can be converted into an image using CSEM data input for a three-dimensional (3D) inversion algorithm operating on a computer, in which, a priori, restrictions can be applied and the absolute values of the subsurface resistivity are determined. Thompson, et al. (Sensitivity to hydrocarbon targets using marine active source EM sounding: Diffusive EM imaging methods, EAGE Annual Meeting, Paris, June 2004) show an example of approximate image formation of marine CSEM data using a two-dimensional (2D) computer algorithm, which estimates only the contrasts of relative resistivity between terrestrial electrical structures, instead of determining values of absolute resistivity as is done, using nonlinear inversion. Carazzone, et al. (Three dimensional imaging of marine CSEM data, Extended Abstract, EM 3.3, SEG Annual Meeting, Houston, Texas, November 2005) show several examples of 3D inversion of nonlinear marine CSEM data, which roughly matched the resistivity values of the reservoir, measured by well induction profiles, in the reservoirs: However, none of these inversion examples explains the incorporation of EVTI in the results, nor does it explain the changes in image formation, dependent on time, in the resistivity of the reservoir.

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16/28 [0038] Os métodos de inversão desta invenção para dados adquiridos a cada momento de levantamento incluem, mas não estão limitados a, quatro abordagens complementares apresentadas na publicação de patente PCT W02006/135510, que estão resumidas nos parágrafos seguintes. Na etapa 63 do fluxograma da Fig. 6, é selecionado um método de inversão.16/28 [0038] The methods of inversion of this invention for data acquired at each survey moment include, but are not limited to, four complementary approaches presented in PCT patent publication W02006 / 135510, which are summarized in the following paragraphs. In step 63 of the flowchart of Fig. 6, an inversion method is selected.

(1) (Etapa 64) Modelagens frontais iterativas 1D, 2D, e/ou 3D em um computador digital, usando algoritmos para cálculos terrestres isotrópicos bem conhecidos dos praticantes da técnica, incluindo aqueles aqui referidos, são comparados com as respostas de modelagem (amplitudes e/ou fases), e o modelo é ajustado subseqüentemente de modo a combinar os dados de campo reais com as respostas modeladas. Neste método de interpretação isotrópica, se os dados de HED tiverem que ser usados, as respostas em linha são modeladas usando-se a resistividade elétrica vertical, e as respostas fora de linha são modeladas usando-se a resistividade horizontal, e o inverso, se dados de HMD tiverem que ser usados. (Ver a tabela 1 abaixo.) Ajustes iterativos para o modelo de resistividade vertical são feitos comparando-os aos dados medidos para um componente de campo EM que seja sensível apenas preferivelmente, mas, pelo menos predominantemente, à resistividade vertical, e de modo correspondente, para o modelo de resistividade horizontal. Onde dados fora de linha são usados, os dados são, preferivelmente, de receptores exatamente no casco da fonte (isto é, em x = 0 na Fig. I), A relação de resultados de modelo em linha para os fora de linha (resistividade versus profundidade z e localização x, y) provê, então, um do valor aproximado da resistividade terrestre incluindo EVTI em função da profundidade e posição.(1) (Step 64) 1D, 2D, and / or 3D iterative frontal modeling on a digital computer, using algorithms for isotropic terrestrial calculations well known to practitioners of the technique, including those referred to here, are compared with the modeling responses (amplitudes and / or phases), and the model is subsequently adjusted to match the actual field data with the modeled responses. In this method of isotropic interpretation, if HED data are to be used, in-line responses are modeled using vertical electrical resistivity, and out-of-line responses are modeled using horizontal resistivity, and the reverse, if HMD data has to be used. (See table 1 below.) Iterative adjustments for the vertical resistivity model are made by comparing them to the measured data for an EM field component that is only preferably sensitive, but, at least predominantly, to the vertical resistivity, and correspondingly , for the horizontal resistivity model. Where offline data is used, the data is preferably from receivers exactly at the source hull (ie at x = 0 in Fig. I). The ratio of inline model results to offline ones (resistivity versus depth z and location x, y) then provides one of the approximate terrestrial resistivity value including EVTI as a function of depth and position.

(2) (Etapa 65) Modelagens frontais iterativas 1 D, 2D, e/ou 3D, em um computador digital, usando algoritmos para cálculos terrestres anisotrópicos que incluem EVTI, bem conhecidos dos praticantes da técnica, incluindo o trabalho previamente referido por Yin e Maurer, em que dados reais (amplitudes e/ou fases) são comparados com respostas de modelo (amplitudes e/ou fases), sendo o modelo subseqüentemente ajustado para combinar os dados de campo reais com as respostas modeladas. Neste método de interpretação anisotrópico, as respostas em(2) (Step 65) 1D, 2D, and / or 3D iterative frontal modeling on a digital computer, using algorithms for anisotropic terrestrial calculations that include EVTI, well known to practitioners of the technique, including the work previously mentioned by Yin and Maurer, in which real data (amplitudes and / or phases) are compared with model responses (amplitudes and / or phases), the model being subsequently adjusted to combine the real field data with the modeled responses. In this anisotropic interpretation method, the responses in

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17/28 linha e fora de linha são modeladas simultaneamente usando estimativas de ambas, resistividade vertical e horizontal. A solução de modelo final contém, então, as resistividades terrestres e o valor (quantidade) de EVTI em função da profundidade e posição lateral.17/28 line and line are modeled simultaneously using estimates of both vertical and horizontal resistivity. The final model solution then contains terrestrial resistivities and the EVTI value (quantity) as a function of depth and lateral position.

(3) (Etapa 66) Inversão matemática (formação de imagem) identificação automatizada 1D, 2D, e/ou 3D, em um computador digital, usando algoritmos isotrópicos de resistividade bem conhecidos dos praticantes da técnica (ver, por exemplo, Newman et al., Three Dimensional Electromagnetics (Oristaglio e Spies, eds.) Soc. Expl. Geophysicists, Tulsa, 299-321 (1999)). Em um modo de realização deste método de inversão isotrópico, Ex em linha e Ez em linha, para uma fonte de HED (ou, Hx em linha e Hy fora de linha para uma fonte de HMD), e Hz fora de linha para uma fonte HED (ou, Hz em linha para uma fonte de HMD), são inseridos separadamente no programa de inversão que, então, usa algoritmos numéricos de otimização para resolver, separadamente, para a quantidade, profundidade, e distribuição lateral das resistividades horizontais e verticais cujas respostas eletromagnéticas melhor se ajustem aos dados observados do leito do mar. A EVTI é, então, encontrada formando subseqüentemente a relação de resistividade vertical invertida para horizontal em cada profundidade e localização. Assim, como com a modelagem frontal isotrópica, uma explicação é que uma solução de inversão usa dados de campo eletromagnético que são mais sensíveis à resistividade vertical, enquanto a outra solução de inversão usa dados que são mais sensíveis à resistividade horizontal.(3) (Step 66) Mathematical inversion (image formation) 1D, 2D, and / or 3D automated identification on a digital computer, using isotropic resistivity algorithms well known to practitioners of the technique (see, for example, Newman et al ., Three Dimensional Electromagnetics (Oristaglio and Spies, eds.) Soc. Expl. Geophysicists, Tulsa, 299-321 (1999)). In an embodiment of this isotropic inversion method, E x in line and E z in line, for a HED source (or, H x in line and H y out of line for a HMD source), and H z outside line for an HED source (or, H z in line for an HMD source), are entered separately in the inversion program which then uses numerical optimization algorithms to solve, separately, for quantity, depth, and lateral distribution horizontal and vertical resistivities whose electromagnetic responses best fit the observed seabed data. EVTI is then found to subsequently form the inverted to horizontal resistivity ratio at each depth and location. Thus, as with isotropic frontal modeling, one explanation is that an inversion solution uses electromagnetic field data that is more sensitive to vertical resistivity, while the other inversion solution uses data that is more sensitive to horizontal resistivity.

(4) (Etapa 67) Programas matemáticos de inversão automatizados (formação de imagem), em um computador digital, usando algoritmos da resistividade 1D anisotrópicos (ver, por exemplo, o trabalho previamente referido por Tompkins, et al.), e extensões anisotrópicas de algoritmos de diferença finita do domínio de frequência e domínio de tempo 2D e 3D, desenvolvidos previamente por praticantes da técnica (ver, por exemplo, Weiss, et al., Geophysics 67, 1104-1114 (2002); e Weiss, et al., Geophysics 68, 922-930 (2003)). Neste método de inversão anisotrópica, as respostas em linha e fora de linha são alimentadas em conjunto no(4) (Step 67) Automated mathematical inversion programs (image formation), in a digital computer, using anisotropic 1D resistivity algorithms (see, for example, the work previously mentioned by Tompkins, et al.), And anisotropic extensions of finite difference algorithms of the 2D and 3D frequency domain and time domain, previously developed by practitioners of the technique (see, for example, Weiss, et al., Geophysics 67, 1104-1114 (2002); and Weiss, et al ., Geophysics 68, 922-930 (2003)). In this anisotropic inversion method, the online and offline responses are fed together in the

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18/28 programa de inversão que, então, usa algoritmos numéricos de otimização para resolver para a quantidade, profundidade, e distribuição lateral das resistividades horizontais e verticais cujas respostas eletromagnéticas melhor se ajustem aos dados observados do leito do mar.18/28 inversion program, which then uses numerical optimization algorithms to solve for the quantity, depth, and lateral distribution of horizontal and vertical resistivities whose electromagnetic responses best fit the observed sea bed data.

[0039] Abordagens isotrópicas exigem duas operações separadas do computador para programa de modelagem frontal iterativa ou programa de inversão. Uma operação envolve dados para pelo menos um componente de campo eletromagnético sensível apenas, de preferência a, mas pelo menos predominantemente à resistividade horizontal e a saída é um volume de dados de resistividade horizontal. A outra operação envolve dados para pelo menos um componente de campo EM sensível apenas preferivelmente à, mas pelo menos predominantemente à resistividade vertical, e a saída é um volume de dados de resistividade vertical. As abordagens anisotrópicas alimentam todos os dados em uma única operação. Os dados podem ser para componentes de campo que sejam sensíveis a ambas, resistividade vertical e horizontal; entretanto, o método produz resultados matematicamente mais robustos se os dados incluírem um componente sensível apenas à resistividade vertical, e outra sensível apenas à resistividade horizontal. Assim, um conjunto preferido de dados eletromagnéticos, para uma abordagem, será um conjunto preferido para todas as abordagens (para um dado tipo de fonte). A Tabela 1 lista sensibilidades para resistividade vertical pv e para resistividade horizontal Ph, ou ambas, para ambos os tipos de fonte de HED e de HMD, e para localizações de receptores em linha, e fora de linha. (Dados fora de linha preferidos são de localizações no caco da fonte.). As entradas na tabela 1, de maior interesse para a presente invenção, são aquelas para as quais os dados dependem, pelo menos predominantemente, de pv ou Ph. Pode-se ver da tabela 1 e, da descrição precedente do método, que todos os modos de realização preferidos da invenção exigem medição em linha de pelo menos um componente de campo EM e medição fora de linha de pelo menos um componente de campo EM. Dados adicionais provêm os benefícios da redundância de dados esperados Na Tabela 1, a sensibilidade rotulada apenas para pv ou Ph, assume um modelo terrestre de[0039] Isotropic approaches require two separate computer operations for an iterative frontal modeling program or an inversion program. An operation involves data for at least one sensitive electromagnetic field component only, preferably, but at least predominantly horizontal resistivity and the output is a volume of horizontal resistivity data. The other operation involves data for at least one EM field component sensitive only to preferably, but at least predominantly vertical resistivity, and the output is a volume of vertical resistivity data. Anisotropic approaches feed all data in a single operation. The data can be for field components that are sensitive to both vertical and horizontal resistivity; however, the method produces mathematically more robust results if the data includes a component sensitive only to vertical resistivity, and another sensitive only to horizontal resistivity. Thus, a preferred set of electromagnetic data, for one approach, will be a preferred set for all approaches (for a given type of source). Table 1 lists sensitivities for vertical resistivity p v and for horizontal resistivity Ph, or both, for both types of HED and HMD sources, and for in-line and off-line receiver locations. (Preferred offline data is from locations in the source code.) The entries in table 1, of greatest interest to the present invention, are those for which the data depends, at least predominantly, on p v or Ph. It can be seen from table 1 and, from the previous description of the method, that all preferred embodiments of the invention require in-line measurement of at least one EM field component and offline measurement of at least one EM field component. Additional data provides the benefits of expected data redundancy In Table 1, the sensitivity labeled only for p v or Ph, assumes a terrestrial model of

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19/28 estratificação plana, e tem que ser reconhecido que em situações reais esta sensibilidade não será tão pura. Tem que ser reconhecido que a tabela 1 se aplica a ambientes fora da costa. A tabela 1 teria que ser mudada consideravelmente para aplicações terrestres.19/28 flat stratification, and it has to be recognized that in real situations this sensitivity will not be so pure. It must be recognized that table 1 applies to offshore environments. Table 1 would have to be changed considerably for terrestrial applications.

[0040] Tabela 1[0040] Table 1

Dados de CSEM marinho - Respostas da EVTI Marine CSEM data - EVTI responses Fonte Source Localização do Receptor Location of Receptor Dados Dice Pv/Ph Sensibilidade da resistividade Pv / Ph Sensitivity resistivity HED HED Em linha In line Ex Ex Ambas (predominantemente pv)Both (predominantly p v ) (( (( (( (( Hy Hy Ambas (predominantemente pv)Both (predominantly p v ) (( (( (( (( Ez> E z> Apenas pv Just p v (( (( (( (( Ey, Hx, Hz E y , H x , H z São teoricamente = 0 Theoretically = 0 HED HED Fora de linha Out of line Ex Ex Ambas (predominantemente Ph) Both (predominantly Ph) (( (( (( (( Hy Hy Ambas (predominantemente Ph) Both (predominantly Ph) (( (( (( (( Hz H z Apenas Ph Ph only (( (( (( (( Ey, Ez, Hx Ey, E z , H x Ambas (pv e Ph misturadas)Both (p v and Ph mixed) HMD HMD Em linha In line Ey Ey Ambas (predominantemente Ph) Both (predominantly Ph) (( (( (( (( Hx H x Ambas (predominantemente Ph) Both (predominantly Ph) (( (( (( (( Hz H z Apenas Ph Ph only (( (( (( (( Εχ, EZ, HyΕχ, E Z , Hy São teoricamente = 0 Theoretically = 0 HMD HMD Fora de linha Out of line Ey Ey Ambas (predominantemente pv)Both (predominantly p v ) (( (( (( (( Hx H x Ambas (predominantemente pv)Both (predominantly p v ) (( (( (( (( Ez E z Apenas pv Just p v (( (( (( (( Εχ, Hy, Hz Εχ, Hy, H z Ambas (pv e Ph misturadas)Both (p v and Ph mixed)

[0041] O praticante experimentado reconhecerá prontamente que todas as abordagens acima, se isotrópica ou anisotrópica, modelagem frontal ou inversão, envolvem resolver as equações de campo eletromagnético de Maxwell por métodos numéricos com ajuda de computador. Com todos os parâmetros de aquisição de fonte conhecidos, junto com as resistividades do plano de fundo (água salgada, etc.), e dados medidos para pelo menos duas componentes de campo EM, o único[0041] The experienced practitioner will readily recognize that all of the above approaches, whether isotropic or anisotropic, frontal modeling or inversion, involve solving Maxwell's electromagnetic field equations by computer-aided numerical methods. With all known source acquisition parameters, along with background resistivities (salt water, etc.), and measured data for at least two EM field components, the only one

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20/28 desconhecido é a resistividade e ela pode ser resolvida.Unknown is resistivity and it can be resolved.

[0042] As abordagens de modelagem frontal iterativas serão implementadas tipicamente no computador, mas exigem, tipicamente, orientação manual. O intérprete dos dados insere, tipicamente, parâmetros de resistividade conhecidos ou estimados em um modelo de profundidade inicial. Este modelo pode incluir, entre outros parâmetros, a profundidade da água do mar, a resistividade da água e seu gradiente vertical, a resistividade do ar, e uma primeira suposição da resistividade terrestre baseada em conhecimento prévio (por exemplo, perfilagens de poços de uma área similar), dados associados (por exemplo, velocidades sísmicas convertidas em resistividade através de relação estatística), e experiência geral da tecnologia. Frequentemente, é escolhido um valor de resistividade de plano de fundo uniforme. O efeito preliminar do modelo de resistividade inicial é acelerar ou retardar a convergência. O modelo é, então, rodado em um computador usando um algoritmo que resolva as equações de Maxwell para os valores de entrada escolhidos e, como resultado, são obtidos dados sintéticos para a configuração de levantamento correspondendo aos dados reais. O intérprete compara, então, os dados sintéticos e reais em diversas localizações e, baseado no conhecimento disponível de respostas esperadas, modifica a resistividade no modelo de modo a trazer os dados sintéticos mais para perto dos dados reais. O processo é tipicamente repetido diversas vezes, até que os critérios ajustados pelo intérprete sejam encontrados, isto é, os dados sintéticos de resistividade-profundidade finais do modelo combinem com os dados reais, dentro de um limite aceitado. Se o processo não for convergente, isto significa tipicamente que a geologia é complexa, exigindo que mais frequência, distâncias fonte-receptor, e componentes E ou H precisam ser examinados ou, que os dados medidos estão, de algum modo, corrompidos.[0042] Iterative frontal modeling approaches will typically be implemented on the computer, but typically require manual guidance. The data interpreter typically inserts known or estimated resistivity parameters in an initial depth model. This model may include, among other parameters, the depth of sea water, the resistivity of the water and its vertical gradient, the resistivity of the air, and a first assumption of terrestrial resistivity based on prior knowledge (for example, profiling of wells in a similar area), associated data (for example, seismic velocities converted into resistivity through statistical relationship), and general technology experience. Often, a uniform background resistivity value is chosen. The primary effect of the initial resistivity model is to accelerate or delay convergence. The model is then run on a computer using an algorithm that solves Maxwell's equations for the chosen input values and, as a result, synthetic data are obtained for the survey configuration corresponding to the actual data. The interpreter then compares the synthetic and real data in different locations and, based on the available knowledge of expected responses, modifies the resistivity in the model in order to bring the synthetic data closer to the real data. The process is typically repeated several times, until the criteria set by the interpreter are met, that is, the final resistivity-depth synthetic data of the model matches the actual data, within an accepted limit. If the process is not convergent, this typically means that the geology is complex, requiring that more frequency, source-receiver distances, and E or H components need to be examined or that the measured data is in some way corrupted.

[0043] Em abordagens de inversão o intérprete dos dados constrói um modelo de profundidade de resistividade inicial usando valores conhecidos (água do mar, ar, etc.) e uma suposição inicial para a resistividade terrestre, frequentemente considerada como uniforme e representativa da área, como determinado pela experiência, valores aproximados, como descritos acima para as abordagens de[0043] In inversion approaches, the data interpreter builds a depth model of initial resistivity using known values (sea water, air, etc.) and an initial assumption for terrestrial resistivity, often considered to be uniform and representative of the area, as determined by experience, approximate values as described above for

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21/28 modelagem frontal. Os dados reais são, então, inseridos em um algoritmo de computador junto com o modelo inicial de resistividade, e o algoritmo gera dados sintéticos resolvendo equações de Maxwell, o que é feito tipicamente por esquemas numéricos, iterativos, bastante conhecidos na técnica. Nos modos de realização preferidos da invenção, o algoritmo usa técnicas matemáticas, como gradientes derivados nas diferenças entre dados reais e sintéticos, para encontrar mudanças no modelo, que resultarão em minimizar o desajuste entre os dados reais e sintéticos, na iteração seguinte do processo. O algoritmo do computador é capaz de manipular muito mais complexidade nos dados e modelo do que um intérprete humano, e é permitido continuar a operar seus processamentos iterativos internos até que o desajuste entre os dados reais e sintéticos atinjam um valor pré-determinado, pequeno. Neste momento, diz-se que a resposta matemática convergiu para uma solução ótima, que corresponde a um modelo de resistividade-profundidade final que representa melhor a estrutura verdadeira da resistividade terrestre incluindo todos os hidrocarbonetos que estiverem presentes.21/28 frontal modeling. The actual data is then entered into a computer algorithm along with the initial resistivity model, and the algorithm generates synthetic data by solving Maxwell's equations, which is typically done by numerical, iterative schemes, well known in the art. In the preferred embodiments of the invention, the algorithm uses mathematical techniques, such as gradients derived from the differences between real and synthetic data, to find changes in the model, which will result in minimizing the mismatch between real and synthetic data, in the next iteration of the process. The computer algorithm is capable of handling much more complexity in the data and model than a human interpreter, and it is allowed to continue to operate its internal iterative processing until the mismatch between real and synthetic data reaches a small, predetermined value. At this point, it is said that the mathematical response has converged on an optimal solution, which corresponds to a final resistivity-depth model that better represents the true structure of terrestrial resistivity including all hydrocarbons that are present.

[0044] Um usuário da presente invenção poderia, por exemplo, selecionar (etapa 63 da Fig. 6) um modo de realização em que ambas, a modelagem iterativa e a inversão no domínio de frequência, como aqui descritas, são usadas, mas limitadas a programas de computador e algoritmos isotrópicos, para prover verificações cruzadas de resultados da EVTI (etapa 68) e para igualmente incorporar melhor o conhecimento geológico do intérprete. Os dados selecionados poderiam, por exemplo, ter sido adquiridos usando uma fonte controlada de HED que estivesse rebocada perto do leito do mar (preferivelmente entre 25 e 50 m) ou colocada em posições estacionárias sobre o leito do mar, entre pares consecutivos de receptores no leito do mar, ao longo da linha de fonte. Neste caso, apenas respostas de campo elétrico Ex e Ez em linha são necessárias, medidas simultaneamente apenas com as respostas fora de linha, em uma variedade de faixas em linha: e fora de linha, tipicamente zero (0) a 12000 m em linha, e um (1) a 8000 m fora de linha, para uma potência de HED (momento de dipolo) de 300000 A/m. Os praticantes da técnica compreenderão que a escolha de faixas em linha e de linhas cruzadas (fora de[0044] A user of the present invention could, for example, select (step 63 of Fig. 6) an embodiment in which both iterative modeling and frequency domain inversion, as described herein, are used, but limited to computer programs and isotropic algorithms, to provide cross-checking of EVTI results (step 68) and also to better incorporate the interpreter's geological knowledge. The selected data could, for example, have been acquired using a controlled source of HED that was towed close to the seabed (preferably between 25 and 50 m) or placed in stationary positions on the seabed, between consecutive pairs of receivers on the seabed, along the source line. In this case, only in-line Ex and Ez electric field responses are needed, measured simultaneously only with offline responses, in a variety of online ranges: and offline, typically zero (0) to 12000 m in line, and one (1) at 8000 m offline, for an HED power (dipole moment) of 300000 A / m. Practitioners of the technique will understand that the choice of in-line and cross-line strips (outside

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22/28 linha), isto é, distâncias fonte-receptor, para estas medições de respostas dependem da potência da fonte: e das frequências usadas no levantamento, que, por sua vez, depende das resistividades horizontais e verticais terrestres esperadas e da profundidade do alvo(s) de interesse.22/28 line), that is, source-receiver distances, for these response measurements depend on the power of the source: and the frequencies used in the survey, which, in turn, depends on the expected horizontal and vertical resistivities and the depth of the target (s) of interest.

[0045] Opções alternativas à tabela, 1 para uma medição de componente de campo sensível apenas à resistividade horizontal existem sob a forma de medidas eletromagnéticas de fonte passiva: Medição de resposta eletromagnética na ausência de uma fonte operada pelo homem é uma técnica conhecida chamada levantamento magnetotelúrico (MT). A literatura publicada mostra como medir a resistividade da terra, abaixo do leito do mar, usando o método magnetotelúrico marinho de fonte passiva (MMT) (Constable et al., Geophysics 63, 816425 (1998); Hoversten et al., Geophysics 65, 1476-1488 (2000)). A fonte de energia para o magnetotelúrico são as flutuações naturais no campo magnético do ambiente da Terra, devido primariamente às flutuações ionosféricas e relâmpagos. As medidas de MMT são confinadas tipicamente a campos magnéticos e elétricos horizontais (Ex, Ey, Hx, Hy), embora dados de campo elétrico vertical (Ez) sejam, algumas vezes, úteis para estimar variações laterais em estruturas geológicas (Zhdanov and Wan, Three-dimentional marine magnetotellurics for petroleum exploration, SEG 2003, Annual Meeting Expanded, 537-540 (2003)). As análises destes dados produzem informação limitada quase inteiramente à resistividade horizontal, [0046] O cálculo de inversão é executado para um levantamento inicial e (etapa 61 da Fig. 6), para pelo menos um levantamento executado em um momento mais tarde (etapa 72).[0045] Alternative options to the table, 1 for measuring a field component sensitive to horizontal resistivity only exist in the form of passive source electromagnetic measurements: Measurement of electromagnetic response in the absence of a man-operated source is a known technique called survey magnetoteluric (MT). The published literature shows how to measure the resistivity of the earth, below the seabed, using the passive-source marine magnetoteluric method (MMT) (Constable et al., Geophysics 63, 816425 (1998); Hoversten et al., Geophysics 65, 1476-1488 (2000)). The source of energy for magnetoteluric is natural fluctuations in the magnetic field of the Earth's environment, due primarily to ionospheric fluctuations and lightning. MMT measurements are typically confined to horizontal magnetic and electric fields (E x , E y , H x , H y ), although vertical electric field data (E z ) is sometimes useful for estimating lateral variations in geological structures (Zhdanov and Wan, Three-dimentional marine magnetotellurics for petroleum exploration, SEG 2003, Annual Meeting Expanded, 537-540 (2003)). Analyzes of these data produce information limited almost entirely to horizontal resistivity, [0046] The inversion calculation is performed for an initial survey and (step 61 in Fig. 6), for at least one survey performed at a later time (step 72 ).

[0047] A inversão matemática de dados de CSEM marinho provê um meio para mapear a resistividade em profundidade a partir de medições relativamente baratas obtidas remotamente no, ou perto do leito do mar. Este mapa de resistividade pode, então, ser usado para estimar a saturação de hidrocarboneto por toda a rocha do reservatório, usando relações empíricas que conectam a resistividade à saturação, como a lei de Archie (Archie, Trans. American Inst. Mech. Eng. 146, 54-62 (1942)). Estimativas de propriedades da rocha e da salmoura a partir de dados sísmicos e de[0047] The mathematical inversion of marine CSEM data provides a means to map resistivity in depth from relatively inexpensive measurements obtained remotely at or near the seabed. This resistivity map can then be used to estimate hydrocarbon saturation across the reservoir rock, using empirical relationships that connect resistivity to saturation, such as Archie's law (Archie, Trans. American Inst. Mech. Eng. 146, 54-62 (1942)). Estimates of rock and brine properties from seismic and

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 32/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 32/45

23/28 poço e, de outros meios como modelos físicos de rocha, podem ser usadas para calibrar ou melhorar as inversões.23/28 well and, from other media such as physical rock models, can be used to calibrate or improve inversions.

[0048] É bem conhecido por praticantes da técnica que a resistividade elétrica é uma medida sensível ao teor de fluido em rochas porosas como reservatórios subterrâneos de hidrocarboneto (Keller and Frischnecht, Electrical Methods in Geophysical Prospecting, 20-33, Pergamon (1966): A resistividade elétrica isotrópica bruta de uma rocha molhada é descrita geralmente pela relação matemática empírica conhecida como lei de Archie:[0048] It is well known to practitioners of the technique that electrical resistivity is a sensitive measure of the fluid content in porous rocks such as underground hydrocarbon reservoirs (Keller and Frischnecht, Electrical Methods in Geophysical Prospecting, 20-33, Pergamon (1966): The gross isotropic electrical resistivity of a wet rock is generally described by the empirical mathematical relationship known as Archie's law:

Pr = Pw(1-Shc)m.0-m(1) onde Pr é a resistividade bruta da rocha, pw é a resistividade da salmoura na rocha, Shc é a saturação de hidrocarboneto, Φ é a porosidade, e m é um expoente empírico que tem geralmente um valor aproximado m = 2 e representa a matriz da rocha. A equação (1) modela a diminuição rápida na resistividade bruta do reservatório quando a saturação de hidrocarboneto diminui, para uma dada porosidade de rocha e resistividade de salmoura. Quando um reservatório de hidrocarboneto está produzindo, a porosidade do reservatório é essencialmente constante, a menos que a rocha do reservatório seja alterada inadvertidamente durante a produção, por exemplo, por processos diagenéticos, como crescimento de argilas. O reservatório também poderia ser alterado intencionalmente por produto químico, ou processos de pressão-fraturamento, usados para estimular a produção. Informação sobre a densidade de massa da rocha pode ser obtida de dados de reflexão sísmica para estimar subseqüentemente estas mudanças na porosidade. A resistividade da salmoura do reservatório, que umedece as superfícies do poro, também é aproximadamente constante durante a produção de hidrocarboneto, para a maior parte dos reservatórios, a menos que água ou algum fluido solúvel em água sejam injetados artificialmente no reservatório para estimular a produção. Conseqüentemente se os espaços dos poros contêm primariamente fluidos de hidrocarboneto e salmoura, mudanças locais na resistividade bruta podem ser uma medida direta de mudanças locais na saturação de hidrocarboneto Shc- Se pro é a resistividade bruta local e Shco é a saturação local de hidrocarboneto em uma tempoPr = Pw (1-S hc ) m .0- m (1) where Pr is the gross resistivity of the rock, p w is the resistivity of the brine in the rock, Shc is the hydrocarbon saturation, Φ is the porosity, in is an empirical exponent that generally has an approximate value m = 2 and represents the rock matrix. Equation (1) models the rapid decrease in the gross resistivity of the reservoir when the hydrocarbon saturation decreases, for a given rock porosity and brine resistivity. When a hydrocarbon reservoir is producing, the porosity of the reservoir is essentially constant, unless the rock in the reservoir is inadvertently altered during production, for example, by diagenetic processes, such as clay growth. The reservoir could also be intentionally altered by chemical products, or pressure-fracturing processes, used to stimulate production. Information on the mass density of the rock can be obtained from seismic reflection data to subsequently estimate these changes in porosity. The resistivity of the reservoir's brine, which moistens the pore surfaces, is also approximately constant during hydrocarbon production, for most reservoirs, unless water or some water-soluble fluid is artificially injected into the reservoir to stimulate production . Consequently, if pore spaces contain primarily hydrocarbon and brine fluids, local changes in crude resistivity can be a direct measure of local changes in Shc hydrocarbon saturation. If p r o is local crude resistivity and Shco is local hydrocarbon saturation. in a while

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 33/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 33/45

24/28 inicial to, e pri é a resistividade bruta local e Sm, é a saturação de hidrocarboneto local em um momento mais tarde ti, então, substituindo estes valores na equação (1) dá:24/28 initial to, ep r i is the local gross resistivity and Sm, is the local hydrocarbon saturation at a later time ti, then, replacing these values in equation (1) gives:

Shc1 = 1-(1-ShcO).(pri/pro) [0049] A equação (2) provê um meio simples para estimar a mudança em ShC uma vez as propriedades iniciais do reservatório determinadas. Se outro fluido eletricamente resistivo for introduzido no reservatório, como dióxido de carbono (CO2) para estimulação da produção ou para seqüestro de carbono, a relação direta entre ShC θ Pr colapsa. e um método mais complicado deve ser usado para estimar Shc (Hoversten et al.,Pressure and fluid saturation prediction in a multi-component reservoir using combined seismic and electromagnetic imaging, Geophysics 68, 1580.1591, (2003)).Shc1 = 1- (1-ShcO). (Pri / p r o) [0049] Equation (2) provides a simple way to estimate the change in Sh C once the initial reservoir properties are determined. If another electrically resistive fluid is introduced into the reservoir, such as carbon dioxide (CO 2 ) to stimulate production or to sequester carbon, the direct relationship between Sh C θ Pr collapses. and a more complicated method should be used to estimate Shc (Hoversten et al., Pressure and fluid saturation prediction in a multi-component reservoir using combined seismic and electromagnetic imaging, Geophysics 68, 1580.1591, (2003)).

Exemplos [0050] Em lugar de dados de CSEM reais do tipo e combinação exigidos nesta invenção, cálculos numéricos que empregam métodos 1D bem conhecidos dos praticantes da técnica são aqui usados para demonstrar as respostas eletromagnéticas do leito do mar utilizadas pela invenção. A figura 2 mostra a geometria de levantamento e modelo de resistividade 1D usado para cálculo de modelo de dados de resposta de CSEM. A disposição do equipamento é a mesma da fig. 1 (e os mesmos números de referência sãos aplicados), exceto que apenas uma fonte de HED é usada. O modelo para este exemplo usa uma profundidade de água do mar de 3000 m e um reservatório de hidrocarboneto simulado com 50 m de espessura 8, cujo topo está enterrado 1000 m abaixo do leito do mar. As figuras 3A e 3B mostram as mudanças calculadas nas amplitudes de campo do leito do mar em linha Ex de fonte normalizada de HED (isto é, respostas para uma unidade de dipolo com 1 m de comprimento e corrente de 1A) em volts/metro (fig. 3A) e as fases absolutas (fig. 3B) provocadas por EVTI de magnitudes variáveis (relação EVTI/pv:ph de 1: 1 a 5:1, onde pv é a resistividade vertical e Ph é a resistividade horizontal), correspondendo à geometria de levantamento e aos parâmetros terrestres da Fig. 2, para uma frequência de fonte senoidal de 0,25Hz. A anisotropia é encontradaExamples [0050] In place of actual CSEM data of the type and combination required in this invention, numerical calculations employing 1D methods well known to those skilled in the art are used here to demonstrate the electromagnetic seabed responses used by the invention. Figure 2 shows the survey geometry and 1D resistivity model used to calculate the CSEM response data model. The layout of the equipment is the same as in fig. 1 (and the same reference numbers are applied), except that only one HED source is used. The model for this example uses a seawater depth of 3000 m and a simulated hydrocarbon reservoir 50 m thick 8, the top of which is buried 1000 m below the seabed. Figures 3A and 3B show the calculated changes in seabed field amplitudes in line E x from a standard HED source (ie responses to a 1 m long dipole unit and 1A current) in volts / meter (fig. 3A) and the absolute phases (fig. 3B) caused by EVTI of varying magnitudes (EVTI / p v : ph ratio from 1: 1 to 5: 1, where p v is the vertical resistivity and Ph is the horizontal resistivity ), corresponding to the survey geometry and the terrestrial parameters of Fig. 2, for a sinusoidal source frequency of 0.25Hz. Anisotropy is found

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 34/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 34/45

25/28 tipicamente no terreno acima e abaixo da camada de hidrocarboneto, e pode estar presente dentro da camada de hidrocarboneto se, por exemplo, o reservatório for estratifiçado. Mas, a menos que a camada de hidrocarboneto seja espessa o bastante para ser resolvida pelos dados eletromagnéticos, seu efeito de EVTI não é grande o suficiente para ser visível nestes dados de modelo, e, assim, o reservatório é assumido como tendo resistividade isotrópica para o propósito destas simulações. O HED está alinhado na direção x (referido às vezes como uma fonte de XED). (É típico na prática de CSEM marinho alinhar uma fonte de HED, que seja basicamente um cabo longo, com a direção em que está sendo rebocado, esta sendo a orientação que ele tende naturalmente a assumir quando rebocado por um cabo conectado a uma extremidade). Para este cálculo a resistividade horizontal Ph é ajustada em 1 ,OOhm-m. O eixo horizontal é a distância x, ao longo da linha de fonte, medida em termos da distância da fonte se movendo a partir de um receptor em linha, particular, isto é, um dos receptores 6, localizado ao longo do cabo de reboque da fonte 5 (ver Fig. 1). Os praticantes da técnica compreenderão que outros valores de parâmetros de entrada poderiam ser igualmente usados, bem, nesta ilustração. A camada do reservatório 8 é assumida como tendo uma resistividade de 100 Ohm-m (eletricamente isotrópica, EVTI = 1). Seis curvas mostram respostas de receptores do leito do mar para vários casos com o reservatório 8 presente ou não, e para valores variáveis da EVTI da cobertura: e camadas subjacentes. Nas figs. 3 A-B, o segundo dígito no número de referência denota o valor da EVTI e, caso a camada do reservatório esteja presente (WR) no modelo, ou não está presente (“NR”) de acordo com a seguinte explicação: 1 denota EVTI = pv/ph = 1, WR; 2 denota EVTI = 2, WR; 3 denota EVTI = 5, WR; 4 denota EVTI = 1, NR; 5 denota EVTI = 2, NR; e 6 denota EVTI = 5, NR. Pode ser visto que quando o efeito da EVTI aumenta a presença ou ausência da camada alvo faz, progressivamente, menos diferença, o que ilustra a necessidade da presente invenção quando se determina mudanças nas propriedades do reservatório.25/28 typically on the ground above and below the hydrocarbon layer, and may be present within the hydrocarbon layer if, for example, the reservoir is stratified. But, unless the hydrocarbon layer is thick enough to be resolved by the electromagnetic data, its EVTI effect is not large enough to be visible in these model data, and thus the reservoir is assumed to have isotropic resistivity for the purpose of these simulations. The HED is aligned in the x direction (sometimes referred to as an XED source). (It is typical in marine CSEM practice to align an HED source, which is basically a long cable, with the direction in which it is being towed, this is the orientation it naturally tends to take when towed by a cable connected to one end) . For this calculation the horizontal resistivity Ph is set to 1, OOhm-m. The horizontal axis is the distance x, along the source line, measured in terms of the distance from the source moving from a particular inline receiver, that is, one of the receivers 6, located along the towing cable of the source 5 (see Fig. 1). Practitioners of the technique will understand that other input parameter values could also be used, well, in this illustration. The reservoir layer 8 is assumed to have a resistivity of 100 Ohm-m (electrically isotropic, EVTI = 1). Six curves show responses from seabed receptors for several cases with reservoir 8 present or not, and for variable values of EVTI of the cover : and underlying layers. In figs. 3 AB, the second digit in the reference number denotes the EVTI value and, if the reservoir layer is present (WR) in the model, or is not present (“NR”) according to the following explanation: 1 denotes EVTI = pv / ph = 1, WR; 2 denotes EVTI = 2, WR; 3 denotes EVTI = 5, WR; 4 denotes EVTI = 1, NR; 5 denotes EVTI = 2, NR; and 6 denotes EVTI = 5, NR. It can be seen that when the effect of EVTI increases the presence or absence of the target layer progressively makes less difference, which illustrates the need for the present invention when determining changes in the properties of the reservoir.

[0051] As figuras 4 e 5 são fatias horizontais de um mapa de profundidade 3D como pode ser preparado (invertendo dados associados com frequências diferentes)[0051] Figures 4 and 5 are horizontal slices of a 3D depth map as can be prepared (inverting data associated with different frequencies)

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 35/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 35/45

26/28 como indicado na etapa 69 da fig. 6. A figura 4 mostra uma inversão anisotrópica simulada 3D de dados em linha e fora de linha coletados no momento inicial usando a geometria de levantamento da Fig. 2, sobre um reservatório subterrâneo de hidrocarboneto. Nem a Fig. 4, nem a 5, foram preparadas por dados de inversão reais; elas são meramente ilustrações pretendidas para indicar os tipos de mapas de resistividade [69] e de comparações dependentes de tempo [73] que poderíam ser feitos usando-se o método da presente invenção. Ao contrário do caso de modelo de camada uniforme, simples, mostrado nas figuras 1 e 2, aqui, a saturação de hidrocarboneto e as espessuras da zona rentável variam dentro da camada do reservatório devido à sua estrutura geológica e propriedades internas, de modo que a resistividade do reservatório varia lateralmente. As localizações de poços simulados 9, para produzir hidrocarbonetos, estão mostradas. Os contornos representam os valores da resistividade vertical invertida calculada para a média dos 50 m de espessura bruta do reservatório (valores numéricos em unidades de Ohm-m estão indicados pela escala cinzenta da barra da referência) medidos independentemente de dados sísmicos e de poço. A resistividade vertical média: é tipicamente o parâmetro mais robusto nestas inversões. Para uma boa primeira abordagem os dados coletados em linha e fora de linha são, primariamente, sensíveis ao produto espessura-resistividade vertical, na profundidade do reservatório. Nesta simulação, uma zona de permeabilidade de fluido elevada é indicada pela linha tracejada 41. Outros números de referência têm os mesmos significados da Fig. 1 [0052] A Figura 5 mostra uma inversão anisotrópica simulada 3D de dados em linha e fora de linha coletados em um momento mais tarde do que aquele mostrado para os resultados na Fig. 4, outra vez, usando a geometria de levantamento da figura 2. Neste resultado simulado, a fonte e as localizações dos receptores para o levantamento no momento mais tarde estão mostradas exatamente nas mesmas posições que para o levantamento no momento inicial. Na prática, pequenos erros podem ser introduzidos na inversão de resistividade subsuperficial para o levantamento(s) no momento mais tarde, caso a fonte e as localizações dos26/28 as indicated in step 69 of fig. 6. Figure 4 shows a 3D simulated anisotropic inversion of online and offline data collected in the initial moment using the survey geometry of Fig. 2, over an underground hydrocarbon reservoir. Neither Fig. 4 nor 5 has been prepared by actual inversion data; they are merely intended illustrations to indicate the types of resistivity maps [69] and time-dependent comparisons [73] that could be made using the method of the present invention. Unlike the case of a simple, uniform layer model, shown in figures 1 and 2, here, the hydrocarbon saturation and the thickness of the profitable zone vary within the reservoir layer due to its geological structure and internal properties, so that the reservoir resistivity varies laterally. The locations of simulated wells 9 for producing hydrocarbons are shown. The contours represent the values of the inverted vertical resistivity calculated for the average of 50 m of gross reservoir thickness (numerical values in Ohm-m units are indicated by the gray scale of the reference bar) measured independently of seismic and well data. The average vertical resistivity: it is typically the most robust parameter in these inversions. For a good first approach, the data collected online and offline are, primarily, sensitive to the vertical thickness-resistivity product, in the depth of the reservoir. In this simulation, a high fluid permeability zone is indicated by the dashed line 41. Other reference numbers have the same meanings as in Fig. 1 [0052] Figure 5 shows a 3D simulated anisotropic inversion of collected online and offline data at a later time than shown for the results in Fig. 4, again, using the survey geometry of figure 2. In this simulated result, the source and locations of the receivers for the survey at the later time are shown exactly in the same positions as for the initial survey. In practice, small errors can be introduced in the inversion of subsurface resistivity for the survey (s) later, if the source and the locations of the

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 36/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 36/45

27/28 receptores estejam muito afastadas daquelas usadas no levantamento no momento inicial, por exemplo, maior do que 100 m.27/28 receivers are very far from those used in the survey at the initial moment, for example, greater than 100 m.

[0053] Os contornos na Fig. 5 representam os valores de resistividade vertical invertida com média calculada para os 50 m de espessura do reservatório, correspondendo aos dados medidos de CSEM do leito do mar em um momento mais tarde. No resultado simulado, a resistividade vertical média dentro do modelo de reservatório está reduzida substancialmente perto da zona de permeabilidade elevada do fluido (isto é, as áreas mais escuras encolheram no tamanho), como seria esperado em um reservatório real, uma vez que, a resistividade local média é reduzida pelo deslocamento de hidrocarbonetos eletricamente resistivos. Dependendo dos valores reais da porosidade da rocha, permeabilidade, e saturação inicial do fluido de um reservatório real e das taxas de produção de hidrocarboneto de dois poços, o tempo entre a primeira imagem da resistividade (Fig. 4) e a segunda imagem de resistividade na Fig. 5 poderia ser, tipicamente, de 3 a 10 anos. [0054] Ficará claro a partir da descrição desta invenção que levantamentos repetidos podem ser adquiridos em uma variedade de momentos após o levantamento do momento inicial, dependendo das taxas de produção esperadas, e a inversão de resistividade executada apropriadamente para um ou mais momentos mais tarde e, então, comparadas com inversão para o momento inicial ou com inversão de resistividade para um ou mais momentos mais tarde dos mencionados levantamentos.[0053] The contours in Fig. 5 represent the values of inverted vertical resistivity with a calculated average for the 50 m thickness of the reservoir, corresponding to the measured sea bed CSEM data at a later time. In the simulated result, the average vertical resistivity within the reservoir model is reduced substantially near the high permeability zone of the fluid (ie, the darker areas have shrunk in size), as would be expected in a real reservoir, since, the Average local resistivity is reduced by displacement of electrically resistive hydrocarbons. Depending on the actual values of the porosity of the rock, permeability, and initial fluid saturation of a real reservoir and the rates of hydrocarbon production from two wells, the time between the first resistivity image (Fig. 4) and the second resistivity image in Fig. 5 it could typically be 3 to 10 years. [0054] It will be clear from the description of this invention that repeated surveys can be acquired in a variety of moments after the survey of the initial moment, depending on the expected production rates, and the resistivity inversion performed appropriately for one or more moments later and then compared with inversion for the initial moment or inversion of resistivity for one or more moments later of the mentioned surveys.

[0055] Um modo de realização adicional da presente invenção usa valores de resistividade invertida no momento inicial 1, e no último dos momentos mais tarde 2, para estimar (etapa 70 da Fig. 6) as saturações médias de hidrocarboneto Shd e ShC2 nestes dois momentos, e então mapear (etapa 71) e analisar (etapa 73) as mudanças dependente de tempo na saturação AShc = (Shd - ShC2) dentro da área do reservatório. A conversão de resistividade em saturação de fluido é bem conhecida dos praticantes da técnica, e pode ser executada das várias maneiras descritas na técnica anterior, incluindo o uso de relações empíricas como a lei de Archie, calibrada para medições de porosidade de reservatório e de saturação de água[0055] A further embodiment of the present invention uses values of inverted resistivity at the initial moment 1, and at the last moment later 2, to estimate (step 70 of Fig. 6) the average hydrocarbon saturations Shd and Sh C 2 in these two moments, and then map (step 71) and analyze (step 73) the time-dependent changes in saturation AShc = (Shd - Sh C 2) within the reservoir area. The conversion of resistivity to fluid saturation is well known to practitioners of the technique, and can be performed in the various ways described in the prior art, including the use of empirical relationships such as Archie's law, calibrated for measurements of reservoir and saturation porosity. of water

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 37/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 37/45

28/28 medida por perfilagens de poços.28/28 measured by well profiling.

[0056] As técnicas do domínio de frequência ou domínio de tempo podem ser usadas para aquisição de dados, processamento, análise, e interpretação ao praticar-se o método da presente invenção. A escolha entre técnicas de domínio de tempo e domínio de frequência são determinadas principalmente por considerações operacionais (como a profundidade da água) que são bem compreendidas pelos praticantes da técnica. As fontes, instrumentos do leito do mar, e sensores de campo elétrico e magnético exigidos para os dados medidos do leito do mar usados nesta invenção são, igualmente, bastante conhecidos dos praticantes de levantamentos de CSEM fora da costa. Os instrumentos e sensores foram desenvolvidos originalmente para levantamentos magnetotelúricos fora da costa (Chave et al., Electrical Exploration Methods for the Seafloor”, Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, 2, 931-956, Society of Exploration Geophysicists, Tulsa (1991)).[0056] Frequency domain or time domain techniques can be used for data acquisition, processing, analysis, and interpretation when practicing the method of the present invention. The choice between time domain and frequency domain techniques are mainly determined by operational considerations (such as water depth) that are well understood by practitioners of the technique. The sources, seabed instruments, and electric and magnetic field sensors required for the measured seabed data used in this invention are also well known to practitioners of offshore CSEM surveys. The instruments and sensors were originally developed for offshore magnetoteluric surveys (Chave et al., Electrical Exploration Methods for the Seafloor ”, Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, 2, 931-956, Society of Exploration Geophysicists, Tulsa (1991)).

[0057] A aplicação antecedente é dirigida para modos de realização particulares da presente invenção com a finalidade de ilustrá-la. Será aparente, no entanto, para alguém experiente na técnica, que muitas modificações e variações aos modos de realização aqui descritos são possíveis. Pretende-se que todas estas modificações e variações estejam dentro do escopo da presente invenção, como definido nas reivindicações anexas.[0057] The foregoing application is directed to particular embodiments of the present invention for the purpose of illustrating it. It will be apparent, however, to someone skilled in the art, that many modifications and variations to the embodiments described herein are possible. All of these modifications and variations are intended to be within the scope of the present invention, as defined in the appended claims.

Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 38/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 38/45

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Claims (19)

REIVINDICAÇÕES 1. Método para determinar mudanças dependentes de tempo no teor de hidrocarboneto de um reservatório de sub-superfície a partir de dados de levantamento eletromagnético de fonte controlada obtidos da região de subsuperfície contendo o reservatório, caracterizado pelo fato de compreender:1. Method for determining time-dependent changes in the hydrocarbon content of a subsurface reservoir from electromagnetic survey data from a controlled source obtained from the subsurface region containing the reservoir, characterized by the fact that it comprises: (a) obter dados de campo eletromagnético gravados em uma pluralidade de localizações de receptores em linha e fora de linha (em relação a uma linha de fonte de levantamento) de um levantamento inicial da região de sub-superfície, e correspondentes resultados de levantamento de pelo menos um levantamento posterior da mesma região conduzido substancialmente sob as mesmas condições, os mencionados dados compreendendo uma combinação de componente de campo e localização de receptor sensível, pelo menos predominantemente, à resistividade vertical e uma combinação de componente de campo e localização de receptor sensível, pelo menos predominantemente, à resistividade horizontal; em que a mencionada combinação depende de um projeto de campo eletromagnético;(a) obtaining electromagnetic field data recorded in a plurality of receiver locations online and offline (in relation to a survey source line) from an initial survey of the subsurface region, and corresponding survey results at least one further survey of the same region conducted under substantially the same conditions, said data comprising a combination of field component and sensitive receptor location, at least predominantly to vertical resistivity and a combination of field component and sensitive receptor location , at least predominantly, horizontal resistivity; where the aforementioned combination depends on an electromagnetic field design; (b) para cada levantamento, resolver equações de campo eletromagnético de Maxwelll para resistividade horizontal e resistividade vertical em uma pluralidade de posições (x, y, z) no reservatório de sub-superfície, usando parâmetros de aquisição de levantamento e os dados de campo eletromagnético medidos; e (c) comparar resultados de resistividade calculada entre os levantamentos, em que (d) os dados de levantamento são provenientes de levantamentos que usam uma fonte eletromagnética de dipolo elétrico horizontal ou uma fonte eletromagnética de dipolo magnético horizontal, (i) para a fonte de dipolo elétrico horizontal, a combinação de componente de campo e localização de receptor sendo sensível pelo menos predominantemente à resistividade vertical é componente de campo elétrico vertical Ez em linha e a combinação de componente de campo e localização de receptor sensível pelo menos predominantemente à resistividade horizontal é componente de campo magnético vertical Hz fora de linha; ou(b) for each survey, solve Maxwelll's electromagnetic field equations for horizontal resistivity and vertical resistivity in a plurality of positions (x, y, z) in the subsurface reservoir, using survey acquisition parameters and field data electromagnetic measured; and (c) compare resistivity results calculated between the surveys, in which (d) the survey data comes from surveys that use a horizontal electric dipole electromagnetic source or a horizontal magnetic dipole electromagnetic source, (i) for the source of horizontal electric dipole, the combination of field component and receiver location being at least predominantly sensitive to vertical resistivity is vertical electric field component E z in line and the combination of field component and sensitive receiver location at least predominantly to resistivity horizontal is a component of vertical magnetic field H z offline; or Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 39/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 39/45 2/4 (ii) para a fonte de dipolo magnético horizontal, a combinação de componente de campo e localização de receptor sendo sensível pelo menos predominantemente à resistividade vertical é componente de campo elétrico vertical Ez fora de linha e a combinação de componente de campo e localização de receptor sensível pelo menos predominantemente à resistividade horizontal é componente de campo magnético vertical Hz em linha;2/4 (ii) for the horizontal magnetic dipole source, the combination of field component and receiver location being sensitive at least predominantly to vertical resistivity is vertical electric field component E z out of line and the combination of field component and location of sensitive receiver at least predominantly horizontal resistivity is a component of vertical magnetic field H z in line; (e) as equações de campo eletromagnético são resolvidas usando os dados de campo eletromagnético medidos como quantidades conhecidas e inverter as equações de campo por um método numérico iterativo para convergir sobre um modelo de resistividade da região de sub-superfície.(e) the electromagnetic field equations are solved using the electromagnetic field data measured as known quantities and inverting the field equations by an iterative numerical method to converge on a resistivity model of the subsurface region. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender, após calcular resistividades horizontal e vertical:2. Method according to claim 1, characterized by the fact that it additionally comprises, after calculating horizontal and vertical resistivities: calcular valores de saturação de fluido a partir das resistividades horizontal e vertical calculadas.calculate fluid saturation values from the calculated horizontal and vertical resistivities. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do cálculo de saturação de fluido usar a lei de Archie.3. Method according to claim 2, characterized by the fact that the fluid saturation calculation uses Archie's law. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do grau de duplicação de geometria de levantamento de um levantamento para outro depender de parâmetros elétricos subsuperficiais e do espectro de frequência de fonte controlada.4. Method according to claim 1, characterized by the fact that the degree of duplication of survey geometry from one survey to another depends on subsurface electrical parameters and the frequency spectrum of the controlled source. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato das localizações de receptor de um levantamento para outro variar por não mais do que 100 metros.5. Method according to claim 4, characterized in that the receiver locations from one survey to another vary by no more than 100 meters. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos dados de levantamento provirem de levantamentos usando uma fonte eletromagnética de dipolo elétrico horizontal.6. Method according to claim 1, characterized in that the survey data come from surveys using an electromagnetic source of horizontal electric dipole. 7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos dados de levantamento provirem de levantamentos usando uma fonte eletromagnética de dipolo magnético horizontal.7. Method according to claim 1, characterized in that the survey data come from surveys using a horizontal magnetic dipole electromagnetic source. 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das8. Method according to claim 1, characterized by the fact that the Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 40/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 40/45 3/4 equações de campo eletromagnético serem resolvidas para valores de componente de campo eletromagnético usando um modelo de resistividade assumido da região de sub-superfície e espaço acima da mesma, comparar os valores calculados de componentes de campo com valores medidos, ajustar os valores de resistividade de modelo para compensar qualquer diferença, e repetir o processo até que concordância seja obtida dentro de um critério predeterminado.3/4 electromagnetic field equations to be solved for electromagnetic field component values using a resistivity model assumed from the subsurface region and space above it, compare the calculated values of field components with measured values, adjust the values of model resistivity to compensate for any difference, and repeat the process until agreement is obtained within a predetermined criterion. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do modelo ser isotrópico (resistividade independente de direção de fluxo de corrente), e o modelo ser rodado duas vezes a cada iteração, uma vez assumindo apenas a resistividade horizontal (resistividade vertical = 0), e uma vez assumindo apenas resistividade vertical (resistividade horizontal= 0).9. Method according to claim 8, characterized in that the model is isotropic (resistivity independent of the current flow direction), and the model is rotated twice each iteration, once assuming only the horizontal resistivity (vertical resistivity = 0), and once assuming only vertical resistivity (horizontal resistivity = 0). 10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da fonte eletromagnética ser um dipolo elétrico horizontal, e o modelo assumindo apenas resistividade vertical ser rodado usando dados Ez em linha e o modelo assumindo apenas resistividade horizontal ser rodado usando dados Hz fora de linha10. Method according to claim 9, characterized in that the electromagnetic source is a horizontal electric dipole, and the model assuming only vertical resistivity is rotated using E z data in line and the model assuming only horizontal resistivity is rotated using H z data out of line 11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da fonte eletromagnética ser um dipolo magnético horizontal, e o modelo assumindo apenas resistividade vertical ser rodado usando dados Ez fora de linha e o modelo assumindo apenas resistividade horizontal ser rodado usando dados Hz em linha.11. Method according to claim 9, characterized in that the electromagnetic source is a horizontal magnetic dipole, and the model assuming only vertical resistivity is rotated using E z data offline and the model assuming only horizontal resistivity is rotated using H data z online. 12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do modelo ser anisotrópico (resistividade depender da direção de fluxo de corrente) e o modelo ser rodado uma vez a cada iteração.12. Method according to claim 8, characterized in that the model is anisotropic (resistivity depends on the current flow direction) and the model is rotated once every iteration. 13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do modelo de resistividade ser assumido como isotrópico.13. Method according to claim 1, characterized in that the resistivity model is assumed to be isotropic. 14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do modelo de resistividade ser assumido como anisotrópico.14. Method according to claim 1, characterized in that the resistivity model is assumed to be anisotropic. 15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do método ser implementado por computador e ainda compreender computar diferenças ou relações de resistividade entre os resultados de resistividade de dois levantamentos, posição-por-posição, e15. Method according to claim 1, characterized in that the method is implemented by computer and still comprises computing differences or resistivity relationships between the resistivity results of two surveys, position-by-position, and Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 41/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 41/45 4/4 emitir as diferenças ou relações, ou armazená-las na memória do computador.4/4 to issue the differences or relations, or to store them in the computer's memory. 16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do método ser implementado por computador, e a etapa de comparação compreender emitir ou exibir uma mapa bi ou tridimensional de valores de resistividade para cada levantamento e, depois, determinar algum aumento ou diminuição do levantamento inicial para um levantamento posterior em tamanho de uma porção do reservatório definida por ter um valor de resistividade maior ou menor do que um valor pré-selecionado, ou dentro de uma faixa pré-selecionada de valores de resistividade.16. Method according to claim 1, characterized by the fact that the method is implemented by computer, and the comparison step comprises issuing or displaying a bi or three-dimensional map of resistivity values for each survey and then determining any increase or decrease from the initial survey to a later survey in size of a portion of the reservoir defined by having a resistivity value greater or less than a pre-selected value, or within a pre-selected range of resistivity values. 17. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender determinar movimentação de fluido de hidrocarboneto ocorrendo na região de sub-superfície entre o momento do levantamento inicial e o momento de pelo menos um levantamento posterior, a mencionada determinação sendo baseada nos valores de saturação de fluido calculados a partir dos diferentes levantamentos.17. Method according to claim 2, characterized in that it additionally comprises determining the movement of hydrocarbon fluid occurring in the sub-surface region between the moment of the initial survey and the moment of at least a subsequent survey, the aforementioned determination being based in the fluid saturation values calculated from the different surveys. 18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todos os dados de campo eletromagnético para cada levantamento são gerados usando uma única fonte de levantamento eletromagnético que produz ambas as correntes verticais e horizontais.18. Method according to claim 1, characterized by the fact that all electromagnetic field data for each survey is generated using a single source of electromagnetic survey that produces both vertical and horizontal currents. 19. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de levantamento eletromagnético registrados obtidos em (a) e usados em (b) consistem de um ou mais componentes de campo eletromagnético sensíveis pelo menos predominantemente à resistividade vertical e um ou mais componentes de campo eletromagnético sensíveis pelo menos predominantemente à resistividade horizontal.19. Method according to claim 1, characterized by the fact that the recorded electromagnetic survey data obtained in (a) and used in (b) consist of one or more electromagnetic field components sensitive at least predominantly to vertical resistivity and a or more electromagnetic field components sensitive at least predominantly to horizontal resistivity. Petição 870180054335, de 25/06/2018, pág. 42/45Petition 870180054335, of 6/25/2018, p. 42/45

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